采用“系列优先”的方法进行运算放大器设计

作者：Hayden Hast – 系统工程师

当我第一次光顾德克萨斯的一家烧烤店时，菜单上各式各样的肉让我感到非常惊讶，以至于我不知道要选哪一种。但幸运的是，烧烤店提供了三种肉的拼盘，因而我可以尝一下不同种类的肉。

其实，作为一个寻求运算放大器（op amp）的设计工程师，您也可以有很多选择。另外，随着如今生产周期不断缩短，您需要快速做出决定。选择了错误的运算放大器可能会耗费时间和金钱。

TI丰富的产品组合由48个独特的放大器组成（包括新的TLV9001、TLV9052、TLV9064），提供了16种不同的封装，其中包括业内最小的单通道和四通道封装。在此技术文章中，您将了解到此新的运算放大器系列如何满足各种项目需要，减少印刷电路板（PCB）的空间，并提供多种带宽选项，为您的信号链提供更多增益。

我们拥有丰富多元的产品组合可以帮助您选择准确的通道数量、速度以及确定您的系统需求。

通过出色产品性能，实现设计功能多元化

图1概述了全器件系列，顶部突出显示了相似之处。这三种子系列可以互换，因为它们使用的电源电压、输入和输出电压范围以及偏移电压均相同。此外，其相似的低电阻输出阻抗可最大限度地减少稳定性问题。

图1：放大器系列对比

然而，每个子系列都具有独特的性能优势。例如，如果您为了感测电机电流，最初在带输出摆幅至GND电路的单电源低压侧、单向电流传感解决方案中使用TLV9002，但后来，为了处理大型电机电流瞬变，确定需要更高的增益和更快的转换速率，那么您可以轻松切换到更高带宽、引脚对引脚兼容的TLV9052，无需再重新进行设计。这是可以实现的，因为每个子系列都有相同的16个封装选项，涵盖所有三种通道配置。

封装灵活性

图2详细列出了各种封装方案的详细信息。“行业标准”（ Industry Standard）一列确定了封装是否可从其他供应商处获得，以作为第二次采购的选项。“关闭”（Shutdown）一列突出显示了具有关闭功能的封装。关闭功能有助于降低总能耗。

虽然大多数的小封装选项都是四方扁平无引线（QFN）封装，但我所强调的封装选项不属于上述类型。双通道、小外形晶体管（SOT）-23-薄封装采用单通道SOT-23封装体，但它有8个引脚，而不是传统的5或6个引脚。这对于那些更大的引线封装来说是一个非常好的选择，如小外形集成电路（SOIC）、薄小外形封装（TSSOP）或极薄小外形封装（VSSOP）。如要多源采购8引脚SOT-23和传统的引线封装，也可以采用双布局技术。如要了解更多详情，请阅读模拟设计期刊文章，“小封装放大器的二次采购选项”。但是，如果您想最大限度地减少PCB空间的话，我建议采用QFN封装选项。

图2：放大器系列封装选项

尺寸的突破

这三种放大器子系列采用业界最小的单通道和四通道封装。相比同类小尺寸器件，TI单通道的0.8mm x 0.8mm超小型无引线（X2SON）封装的尺寸要小13%，其2.0mm x 2.0mm超小型QFN（X2QFN）封装的尺寸还要小7%。这些封装加上双通道1.0mm x 1.5mm X2QFN封装，能提供多种选择来帮助您减少PCB面积。您可以在图3的右侧看到这3种封装。

图3：逐步实现更小的封装

由于间距较小的缘故，制造技术可能会限制采用超小型QFN封装，因此，TI还可以提供不同间距的多种小型封装选项。应用报告“使用TI的X2SON封装进行设计和制造”提供了这些封装的布局和走线指南。

总结

有人说选择太多会导致无从下手。但我认为，不管是在德克萨斯州决定吃什么烧烤，还是设计工程师选择放大器，选择当然是越多越好。当您下次开始设计时，可以选择如下运算放大器系列：有三款不同的性能水平可供选择；16个独特的封装选项之一；采用业界最小的单通道和四通道封装并可在您需要时节省PCB面积。