datasheet中我們到底能學(xué)到什么東西呢

作為硬件開(kāi)發(fā)者經(jīng)常要進(jìn)行器件選型，因此需要研究元器件的應(yīng)用文檔，之前我也寫(xiě)過(guò)一篇如何閱讀英文文檔的分享文章。那么，從一篇datasheet中我們到底能學(xué)到什么東西呢，而不僅僅是應(yīng)用電路圖！以一篇運(yùn)放的說(shuō)明書(shū)為例：

一、這是datasheet的首頁(yè)簡(jiǎn)介，主要信息：

1、20fA的偏置電流，超低的偏置電流是該芯片的重要特點(diǎn)，偏置電流是指運(yùn)放輸入端的漏電流，對(duì)MOS管來(lái)說(shuō)，理想的柵極輸入漏電流應(yīng)該為0，另外漏電流的參數(shù)對(duì)溫度變化較為敏感，高溫會(huì)導(dǎo)致漏電流急劇增大。

2、低失調(diào)電壓，這個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)偏置電流，表示在無(wú)輸入情況下的輸出情況，反應(yīng)的是運(yùn)放輸入端的適配性，主要因素是輸入對(duì)管的器件匹配性。

3、噪聲、帶寬特性后續(xù)介紹。

4、單雙電源工作。

5、工作溫度-40到125，大多數(shù)芯片的工作范圍，因?yàn)橐话鉖N結(jié)的結(jié)溫在170左右。

二、接著是詳細(xì)的表格信息

1、偏置電流小于20fA，由測(cè)試條件可知該值和溫度以及濕度相關(guān)。

2、失調(diào)電流概念類(lèi)似偏置電流。

3、失調(diào)電壓與共模電壓和溫度變化相關(guān)。

4、共模輸入電壓范圍在4.5V電源情況下為0-3V，即輸入電壓范圍。

5、CMRR共模電壓抑制比，表示共模輸入電壓的變化對(duì)輸出信號(hào)的影響，越小越好。

6、信號(hào)增益，輸出范圍最大為4.3V，增益可到10的6次方。

7、輸入阻容特性，意味著輸入端口的隔離特性以及對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)特性。

三、

1、輸出電壓范圍，即擺幅。

2、輸出電流的特性，運(yùn)放輸出電流一般小于10mA，內(nèi)部會(huì)有短路保護(hù)機(jī)制限流。

3、輸出阻抗，運(yùn)放的輸出阻抗越小越好。

4、PSRR電源電壓抑制比是指電源電壓的變化對(duì)輸出信號(hào)的影響，越小越好，意味著我們對(duì)供電電源的選擇要穩(wěn)定。

5、靜態(tài)功耗1mA左右。

6、SR是擺率，反映的是運(yùn)放的響應(yīng)特性，在特定測(cè)試條件下，該值為1.4V/uS。

7、單位增益帶寬是指運(yùn)放的頻響特性，2MHz，-3db帶寬為6MHz。

四、

1、相位裕量，反映的是運(yùn)放反饋的穩(wěn)定性，在單位增益下，運(yùn)放的極點(diǎn)距離180度為62度，一般設(shè)計(jì)中需要保證相位裕量大于45度。

2、EMIRR輸入EMI抑制比，這個(gè)參數(shù)很多運(yùn)放是沒(méi)有的，表示不同頻率的EMI干擾對(duì)于運(yùn)放輸出信號(hào)的影響。

3、噪聲特性，運(yùn)放的噪聲特性比較復(fù)雜，這里只是指運(yùn)放本身的噪聲參數(shù)，單位nV/√Hz是表示噪聲頻譜密度。指單位帶寬內(nèi)的噪聲值，因?yàn)樵肼暿且粋€(gè)和頻率相關(guān)的參數(shù)，運(yùn)放的頻譜特性自然也是和頻率相關(guān)的。如上圖10Hz帶寬的測(cè)試條件下，噪聲密度為80nV/√Hz，計(jì)算結(jié)果為80*√10=252nV，f=10KHz時(shí)為1400nV，低頻時(shí)噪聲密度小。

4、電流噪聲密度類(lèi)似。

5、總諧波失真度是對(duì)于交流信號(hào)而言，輸出對(duì)于輸入會(huì)有失真度，尤其在音頻信號(hào)處理中，該參數(shù)為重要關(guān)注點(diǎn)。

6、保護(hù)環(huán)的參數(shù)后續(xù)介紹，這一點(diǎn)為該運(yùn)放設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。

五、

這個(gè)指運(yùn)放的極限參數(shù)值，決定了芯片工作的極限。

六、

圖示的信息是表格信息的可視化顯示，可以清楚看出測(cè)試參數(shù)的影響。

七、

接下來(lái)的理論介紹詳細(xì)講了該運(yùn)放設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，是本篇datasheet的精華所在。這種超低偏置電流的設(shè)計(jì)主要為了一些微弱電流測(cè)量的場(chǎng)合，如靜電測(cè)量等。這種情況下一般運(yùn)放輸入端直接連接傳感器，無(wú)法添加防護(hù)器件，因?yàn)橄嚓P(guān)器件會(huì)帶來(lái)漏電流的巨大干擾，但無(wú)ESD保護(hù)導(dǎo)致應(yīng)用過(guò)程中容易出現(xiàn)芯片損壞。

輸入的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)如圖，D1-D6，該結(jié)構(gòu)限制了輸入差分電壓不能超過(guò)700mV，因?yàn)?a target="_blank">二極管的限制，即最大輸入電流不能超過(guò)10mA。

八、

運(yùn)放驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載的限制，最大250pF，如果超過(guò)需要外部補(bǔ)償。

九、

保護(hù)環(huán)原理介紹：如下圖簡(jiǎn)化的模型，A和B為傳感器的輸出和地電位點(diǎn)，RSHUNT1和RSHUTN2為節(jié)點(diǎn)之間的集總參數(shù)模型。如果A節(jié)點(diǎn)和Vgrd的電位相同，則不會(huì)有漏電流通過(guò)RSHUNT。

在無(wú)保護(hù)的情況下，輸入到地之間會(huì)有漏電流誤差，加保護(hù)之后，絕緣電阻之間最多100uV，對(duì)于10TΩ的絕緣電阻，漏電流誤差可以控制在0.01fA。

十、

濕度對(duì)于漏電流的巨大影響。

濕度波動(dòng)對(duì)漏電流的影響。

十一、

運(yùn)放的電流噪聲

尤其是反饋電阻的噪聲可以看出影響很大，對(duì)于10G歐姆的反饋電阻，如果頻率在10Hz，電流噪聲達(dá)到40uV。

十二、

這是保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)的布線(xiàn)建議，利用內(nèi)部設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)保護(hù)器來(lái)保證高阻抗隔離。

十三、

針對(duì)微弱信號(hào)的檢測(cè)，datasheet最后提到幾種干擾源。

1、輸入接線(xiàn)，因?yàn)榇蟛糠侄际峭ㄟ^(guò)線(xiàn)纜接到傳感器的，不合適的線(xiàn)纜會(huì)帶來(lái)很大的耦合影響，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到很多驗(yàn)證。

2、屏蔽設(shè)計(jì)，避免電磁耦合的干擾，需要設(shè)計(jì)屏蔽盒，并且接地。

3、機(jī)械振動(dòng)的影響。會(huì)導(dǎo)致位移電流，因此在懸空架線(xiàn)式的設(shè)計(jì)中需要保證輸入端口的牢固性。

小結(jié)：通過(guò)這一篇芯片手冊(cè)，我們可以知道運(yùn)放的技術(shù)指標(biāo)等知識(shí)點(diǎn)，更重要的是對(duì)于該運(yùn)放針對(duì)的極微弱信號(hào)檢測(cè)的方式和技術(shù)有了很多學(xué)習(xí)，莫淺嘗則止住，學(xué)而時(shí)習(xí)之，深入淺出，善之善者也。

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審核編輯 ：李倩