LF353N Amplificador Operacional Dual JFET: Full de Dades, Configuració de Pins i Guia de Circuits

El LF353N és un amplificador operacional dual d'entrada JFET de Texas Instruments. Aquest article explica el LF353N d'una manera pràctica, començant per la seva funció bàsica i configuració de pins fins a les seves especificacions tècniques, estructura esquemàtica, circuits d'aplicació, avantatges, limitacions i opcions de substitució. També t'ajuda a entendre quan el LF353N és una bona elecció, quan un amplificador més nou pot ser millor i quins detalls s'han de comprovar abans d'usar o comprar aquest component.

Catàleg

Conceptes Bàsics del LF353N

El LF353N de Texas Instruments és un circuit integrat amplificador operacional dual d'entrada JFET. Conté dos amplificadors operacionals independents en un sol paquet i està dissenyat per a l'amplificació i processament de senyals analògiques. Texas Instruments enumera LF353N/NOPB com una versió PDIP de 8 pins de l'amplificador operacional dual d'entrada JFET LF353-N, valorat com un amplificador operacional de 36 V, 4 MHz, 13 V/µs.

El “LF353” es refereix a la sèrie d'amplificadors operacionals, mentre que el sufix “N” indica habitualment la versió del paquet DIP o PDIP. La seva etapa d'entrada JFET proporciona una alta impedància d'entrada i una baixa corrent de polarització d'entrada, la qual cosa ajuda a reduir la càrrega sobre la font de senyal. Això fa que el LF353N sigui útil en dissenys analògics que necessiten un comportament d'entrada estable i una amplificació de senyal a velocitat moderada.

Tot i que el LF353N és un dispositiu més antic, continua sent un model d'amplificador operacional dual reconegut de Texas Instruments. Si estàs interessat en comprar el LF353N, no dubtis a contactar-nos per a preus i disponibilitat.

Característiques del LF353N

• Voltatge d'Offset Internament Ajustat: 10 mV - El LF353N té ajustament d'offset intern per reduir l'error de voltatge no desitjat entre els terminals d'entrada.

• Baixa Corrent de Polarització d'Entrada: 50 pA - L'estatge d'entrada consumeix molt poca corrent, la qual cosa ajuda a reduir la càrrega sobre fonts de senyal d'alta impedància.

• Baix Voltatge de Soroll d'Entrada: 25 nV/√Hz - Això ajuda l'amplificador operacional a mantenir una amplificació de senyal més neta amb menys soroll de voltatge no desitjat.

• Baixa Corrent de Soroll d'Entrada: 0.01 pA/√Hz - La baixa corrent de soroll fa que el LF353N sigui útil en circuits on s'ha de minimitzar el soroll de corrent d'entrada.

• Amplitud de Guany Ampla: 4 MHz - L'amplada de banda de 4 MHz permet que l'amplificador operacional gestioni senyals analògics de freqüència moderada.

• Alta Taxa d'Ascens: 13 V/µs - El sortida pot respondre ràpidament a canvis ràpids del senyal, reduint la distorsió en formes d'ona canviants.

• Baixa Corrent d'Impuls: 3.6 mA - El dispositiu funciona amb un consum de corrent relativament baix per a un amplificador operacional dual d'entrada JFET.

• Impedància d'entrada alta: 10¹² Ω - L'alta impedància d'entrada evita que l'amplificador operatiu sobrecarregui la font del senyal d'entrada.

• Baixa distorsió harmònica total: ≤0,02% - El LF353N pot amplificar senyals amb baixa distorsió de forma d'ona en condicions adequades de funcionament.

• Baixa freqüència de soroll 1/f: 50 Hz - El soroll de baixa freqüència esdevenen menys dominant per sobre d'aquest punt, millorant l'estabilitat del senyal.

• Temps de estabilització ràpid a 0,01%: 2 µs - La sortida arriba a el seu valor final ràpidament després d'un canvi de senyal, el que ajuda en circuits de resposta analògica més ràpids.

Funcions de l'assignació de pins del LF353N

Pin No.	Pin Nom	Funció
1	Sortida A	Terminal de sortida de l'amplificador operatiu A
2	Entrada inversora A	Entrada inversora de l'amplificador operatiu A. El senyal aplicat aquí s'amplifica amb polaritat oposada.
3	Entrada no inversora A	Entrada no inversora de l'amplificador operatiu A. El senyal aplicat aquí s'amplifica amb la mateixa polaritat.
4	V−	Terminal de subministrament de potència negativa
5	Entrada no inversora B	Entrada no inversora de l'amplificador operatiu B
6	Entrada inversora B	Entrada inversora de l'amplificador operatiu B
7	Sortida B	Terminal de sortida de l'amplificador operatiu B
8	V+	Terminal de subministrament de potència positiva

Especificacions Tècniques

Especificació	Valor del LF353N	Condicions
Tipus de dispositiu	Amplificador operatiu de doble entrada JFET	Dos amplificadors operatius en un IC
Paquet	Paquet PDIP / P de 8 pins	Llistat de paquet LF353N/NOPB
Temperatura de funcionament	0 °C a +70 °C	Grau comercial
Voltatge màxim de subministrament	±18 V	Qualificació màxima absoluta
Voltages de subministrament operatiu típics utilitzats per a les especificacions	±15 V	Condicions de prova de la fitxa tècnica principal
Nota sobre el subministrament dual normal mínim	±6 V	Un subministrament més baix pot reduir l'amplada de banda i la taxa de canvi
Voltatge d'offset d'entrada	5 mV típic, 10 mV màx	RS = 10 kΩ, TA = 25 °C
Deriva del voltatge d'offset	10 µV/°C típic	Coeficient de temperatura mitjà
Corrent de polarització d'entrada	50 pA típic, 200 pA màx	TJ = 25 °C
Corrent d'offset d'entrada	25 pA típic, 100 pA màx	TJ = 25 °C
Resistència d'entrada	10¹² Ω típic	Etapa d'entrada JFET
Guany de tensió de senyal gran	25 V/mV mínim, 100 V/mV típic	VS = ±15 V, RL = 2 kΩ
Oscil·leig de tensió de sortida	±12 V mínim, ±13,5 V típic	VS = ±15 V, RL = 10 kΩ
Rango de mode comú d'entrada	-12 V a +15 V	VS = ±15 V
Relació de rebuig de mode comú	70 dB mínim, 100 dB típic	RS ≤ 10 kΩ
Relació de rebuig de subministrament	70 dB mínim, 100 dB típic	VS = ±6 V a ±15 V
Corrent de subministrament	3,6 mA típic, 6,5 mA màx	Corrent total del dispositiu
Taxa de canvi	8 V/µs mínim, 13 V/µs típic	VS = ±15 V, TA = 25 °C
Producte de banda de guany	2,7 MHz mínim, 4 MHz típic	VS = ±15 V, TA = 25 °C
Voltatge de soroll d'entrada	16 nV/√Hz típic	f = 1 kHz, RS = 100 Ω
Corrent de soroll d'entrada	0,01 pA/√Hz típic	f = 1 kHz
Distorsió harmònica total	<0.02%	AV = +10, RL = 10 kΩ
Tolerància ESD	1000 V	Model del cos humà
Temperatura d'emmagatzematge	-65 °C a +150 °C	Qualificació màxima absoluta
Temperatura màxima de unió	150 °C	Qualificació màxima absoluta

Diagrama de circuit del LF353N

El diagrama de circuit del LF353N mostra l'estructura interna a nivell de transistor d'una secció de l'amplificador operatiu dins del IC. Com que el LF353N és un amplificador operatiu dual, el xip complet conté dues circuits amplificadors similars. El diagrama ajuda a explicar com el IC rep un petit senyal d'entrada, augmenta el seu nivell de voltatge i impulsa la sortida.

El costat esquerre és l'etapa d'entrada JFET. J1 i J2 formen el parell diferencial d'entrada, que rep els senyals d'entrada inversor i no inversor. Aquest disseny d'entrada JFET proporciona al LF353N una alta impedància d'entrada i un corrent de polarització d'entrada molt baix, de manera que els pins d'entrada absorbeixen molt poc corrent de la font del senyal.

La part mitjana és l'estadi de guany i polarització. Els transistors, resistors, diodes i fonts de corrent controlen el corrent de funcionament intern i proporcionen amplificació de voltatge. El petit condensador de compensació ajuda a mantenir l'operational amplifier estable i redueix el risc d'oscil·lació no desitjada.

El costat dret és l'estadi de sortida. Utilitza un arranjament de transistor push-pull per impulsar el pin de sortida. Aquest estadi permet que l'operational amplifier lliuri un senyal amplificat a la càrrega mentre controla el corrent de sortida i millora l'estabilitat.

Circuit d'Aplicació de LF353N

Control de Tonalitat Actiu de Tres Bandes

Aquest circuit LF353N és un control de tonalitat actiu de tres bandes utilitzat per ajustar els nivells de baixos, mitjans i aguts. Una meitat del LF353N funciona com a buffer d'entrada, mentre que l'altra meitat funciona com a amplificador de sortida actiu. El buffer d'entrada ajuda a evitar que la font de senyal es carregui i envia un senyal estable a la xarxa de control de tonalitat.

Les xarxes de resistors, condensadors i potenciòmetres divideixen el senyal en diferents intervalos de freqüència. Els controls de baixos, mitjans i aguts permeten que cada banda de freqüència sigui amplificada o retallada. Com que el LF353N té entrades JFET, alta impedància d'entrada i bona taxa de canvi, pot manejar l'ajustament de senyals d'àudio amb baixa càrrega de senyal i resposta estable.

Amplificador d'Instrumentació amb CMRR Millorat

Aquest circuit mostra el LF353N utilitzat en un disseny d'amplificador d'instrumentació amb una relació de rebuig de mode comú millorada, o CMRR. Els dos primers estadis de l'operational amplifier reben els senyals d'entrada i proporcionen alta impedància d'entrada. Això permet que el circuit mesuri senyals diferencials petits sense afectar fortament la font de senyal.

L'estadi d'amplificació següent resta els dos senyals d'entrada i rebutja el soroll comú que apareix en ambdues entrades. Els resistors aparellats són importants perquè l'exactitud del resistor afecta directament el rendiment del CMRR. Aquest tipus de circuit és útil quan l'objectiu és amplificar una petita diferència de voltatge mentre es redueix la interferència no desitjada de mode comú.

Convertidor d'Ohms a Volts

Aquest circuit LF353N converteix la resistència en una sortida de voltatge proporcional. La resistència desconeguda, marcada com RX, està connectada a la secció d'entrada, mentre que la xarxa de resistors selecciona l'escala de mesura. El circuit utilitza els amplificadors operacionals LF353N per condicionar el senyal i produir una sortida de voltatge relacionada amb la resistència mesurada.

La part inferior del circuit utilitza una secció de referència de corrent per ajudar a crear un corrent de mesura estable. A mesura que el valor de RX canvia, el voltatge desenvolupat en el circuit també canvia. El LF353N, a continuació, amplifica i bufferitza aquest senyal de manera que la sortida pugui representar la resistència com un valor de voltatge llegible.

Avantatges i Limitacions del LF353N

Avantatges

El LF353N té un estadi d'entrada JFET, que li dóna una impedància d'entrada molt alta i un corrent de polarització d'entrada molt baix. Això ajuda a reduir la càrrega de senyal, especialment quan s' treballa amb fonts de senyal d'alta impedància. També conté dos amplificadors operacionals independents en un IC, la qual cosa estalvia espai a la placa i redueix el nombre de components en comparació amb l'ús de dos dispositius d'amplificador operacional per separat.

Un altre avantatge del LF353N és la seva àmplia capacitat de voltatge d'alimentació. Pot operar amb fonts d'alimentació duals com ara ±15 V, cosa que el fa adequat per a molts dissenys de circuits analògics tradicionals. També té una taxa de canvi útil i amplada de guany per al processament general de senyals analògics. El seu paquet DIP de 8 pins és fàcil de manejar, provar, substituir i muntar en plaques de circuit amb forats passants.

Limitacions

El LF353N és un disseny d'amplificador operacional més antic, així que pot no satisfer les necessitats dels circuits moderns de baix voltatge. No és un amplificador operacional rail-to-rail, la qual cosa significa que el seu rang de voltatge d'entrada i sortida no pot arribar completament als rails d'alimentació. Això pot ser un problema en circuits d'alimentació única o sistemes alimentats per voltatges baixos com 3.3 V o 5 V.

Una altra limitació és que el LF353N pot tenir una major tensió de desplaçament, més soroll o menor precisió en comparació amb models d'amplificadors operacionals més nous. Algunes versions també poden tenir una disponibilitat limitada perquè certs números de peça del fabricant són obsolets o més difícils de proveir. Abans d'utilitzar-lo com a opció de disseny nou o reemplaçament, s'haurien de comprovar acuradament el voltatge d'alimentació, el paquet, el pinout i les valoracions elèctriques.

LF353N vs TL072 vs TL082

Comparació Punt	LF353N	TL072	TL082 / TL082N
Tipus de dispositiu	Amplificador operatiu dual	Amplificador operatiu dual	Amplificador operatiu dual
Tipus d'entrada	Entrada JFET	Família d'entrada FET / JFET	Entrada JFET
Nombre de canals	2	2	2
Paquet comú	PDIP de 8 pins per al LF353N	PDIP de 8 pins, opcions SOIC, SOP, TSSOP	Opcions de 8 pins PDIP i SOIC
Voltatge màxim total d'alimentació	36 V	30 V	30 V
Voltatge mínim total d'alimentació	10 V	7 V	10 V
Alimentació dual típica	±15 V	±15 V o inferior suportat segons el disseny	±15 V
Producte de guany de banda	4 MHz tip	3 MHz tip	4 MHz tip
Velocitat de canvi	13 V/µs tip	13 V/µs tip	13 V/µs tip
Voltatge de desplaçament d'entrada	10 mV màx	6 mV màx	15 mV màx
Corrent de polarització d'entrada	50 pA tip, 200 pA màx	200 pA màx	50 pA tip, 400 pA màx
Voltatge de soroll d'entrada	16 nV/√Hz tip a 1 kHz en la taula de productes TI; la llista de característiques pot mostrar 25 nV/√Hz	37 nV/√Hz tip a 1 kHz en la taula de productes TI	25 nV/√Hz tip a 1 kHz en la taula de productes TI; la llista de característiques pot mostrar 16 nV/√Hz
Corrent de soroll d'entrada	0.01 pA/√Hz tip	Baix, tipus d'entrada FET	0.01 pA/√Hz tip
Corrent de quiescència	1.8 mA per canal tip	1.4 mA per canal tip	1.75 mA per canal tip
CMRR	100 dB tip	100 dB tip	100 dB tip
Corrent de sortida	20 mA tip	10 mA tip	17 mA tip
Comportament de mode comú d'entrada	El rang d'entrada inclou el costat V+ segons el resum de TI	El rang d'entrada inclou el costat V+ segons el resum de TI	El rang d'entrada inclou el costat V+ segons el resum de TI
Sortida de via a via	No	No	No
Temperatura de funcionament	0°C a 70°C	-40°C a 85°C per a la pàgina de producte TI TL072	0°C a 70°C
Deriva de desplaçament	10 µV/°C tip	18 µV/°C tip	10 µV/°C tip
Distorsió harmònica total	≤0.02% llistada per a LF353-N	0.003% tip llistada per a la família TL07x	≤0.02% llistada per a TL082-N
Compatibilitat de pins	Distribució de pins de amplificador operacional dual de 8 pins	Normalment compatible amb el disseny estàndard d'amplificador operacional dual de 8 pins	Normalment compatible amb el disseny estàndard d'amplificador operacional dual de 8 pins
Principal avantatge	Renge d'alimentació de 36 V més elevat i bona impedància d'entrada JFET	Voltatge de desplaçament inferior i un rang de temperatura de funcionament més ampli en la versió del catàleg de TI	Velocitat similar a LF353N amb amplada de banda de 4 MHz

Opcions equivalents a LF353N

• LF353

• TL072

• TL072H

• TL082

• TL082-N

• TL082H

• LF412-N

• TLE2072

• OPA2156

Dimensions mecàniques de LF353N

Problemes comuns al fer servir LF353N

Un problema comú amb el LF353N és utilitzar-lo amb el voltatge d'alimentació incorrecte. Aquest amplificador operacional s'utilitza sovint amb fonts d'alimentació duals com ±12 V o ±15 V. Si s'utilitza en un circuit d'alimentació única de baixa tensió, el rang de senyal d'entrada i sortida pot quedar limitat, provocant retallades o un funcionament incorrecte.

Un altre problema és esperar rendiment de via a via. El LF353N no pot continuar la seva entrada o sortida completament fins als rails d'alimentació. Això significa que el voltatge de sortida s'aturarà abans d'arribar al voltatge d'alimentació positiu o negatiu, cosa que pot ser un problema en circuits que necessiten el rang complet de senyal.

Errors de soroll i desplaçament també poden aparèixer en circuits sensibles. Encara que el LF353N té entrades JFET i baixa corrent de polarització d'entrada, no és tan precís com molts amplificadors operacionals moderns. En circuits d'alta precisió, el voltatge de desplaçament d'entrada, la deriva de temperatura i el soroll s'han de revisar amb cura.

Oscil·lació pot passar si la distribució del circuit, la xarxa de retroacció o el desacoblament de l'alimentació són pobres. Petits condensadors de bypass s'han de col·locar prop dels pins d'alimentació per millorar la estabilitat. A més, a l'hora de substituir un altre amplificador operacional pel LF353N, s'ha de verificar primer la distribució de pins, el rang d'alimentació, l'amplada de banda i els límits d'entrada/sortida.

Fabricant

Texas Instruments té una forta capacitat de fabricació per al LF353N perquè és un fabricant de semiconductors analògics establert que dissenya, fabrica, prova i ven productes de processament analògic i integrat. TI llista LF353N/NOPB com una peça de producció activa en un paquet PDIP de 8 pins, dins de la família d'amplificadors operacionals duals JFET d'LF353-N. TI també dona suport als seus productes a través d'operacions de fabricació globals, incloent fàbriques de wafers, fàbriques d'assemblatge i prova, instal·lacions de bump i probe, i centres de distribució. Això dóna a TI un millor control sobre la qualitat de producció, l'embalatge, les proves i la continuïtat del subministrament.

Preguntes freqüents [FAQ]

1. Per què és millor el LF353N que un amplificador d'operació d'entrada bipolar per a senyals d'alta impedància?

El LF353N utilitza una etapa d'entrada JFET, per tant, consumeix molt poc corrent d'entrada. Això ajuda a evitar la càrrega del senyal quan la font té alta impedància.

2. Pot funcionar correctament el LF353N en un circuit de subministrament únic de 5V?

Normalment, no és la millor opció. El LF353N no és rail-to-rail, així que el seu rang de voltatge d'entrada i sortida està limitat a baixes tensions de subministrament.

3. Per què utilitza habitualment el LF353N subministraments de ±12V o ±15V?

Aquests nivells de subministrament donen a l'amplificador d'operació prou espai de voltatge per a un rang d'entrada estable, oscil·lació d'output, amplada de banda i rendiment de taxa de canvi.

4. Què fa que el LF353N sigui adequat per a circuits de control de to?

La seva alta impedància d'entrada, estructura d'amplificador d'operació doble i taxa de canvi útil permeten que pugui bufferitzar i processar senyals d'alta freqüència d'audió amb baixa càrrega.

5. Per què és important la coincidència de resistències en circuits d'amplificador d'instrumentació LF353N?

Una mala coincidència de resistències redueix el rebuig de mode comú. Això significa que el circuit pot amplificar sorolls no desitjats juntament amb el senyal diferencial desitjat.

6. Pot el TL072 o TL082 reemplaçar directament el LF353N?

Poden funcionar en alguns circuits perquè també són amplificadors d'operació d'entrada dual JFET/FET, però la tensió de subministrament, desplaçament, soroll, amplada de banda, paquet i pinout s'han de comprovar primer.

7. Què significa el amplificador de banda de 4 MHz del LF353N en l'ús real?

Significa que l'amplificador d'operació pot manejar senyals analògics de freqüència moderada, però l'amplificació disponible disminueix a mesura que augmenta la freqüència del senyal.