ZHCAAM2B january   2019  – july 2023 LM124 , LM124-N , LM124A , LM158 , LM158-N , LM158A , LM224 , LM224-N , LM224A , LM258 , LM258-N , LM258A , LM2902 , LM2902-N , LM2902-Q1 , LM2902K , LM2902KAV , LM2904 , LM2904-N , LM2904-Q1 , LM2904B , LM2904B-Q1 , LM2904BA , LM321 , LM324 , LM324-N , LM324A , LM358 , LM358-N , LM358A , LM358B , LM358BA , TS321 , TS321-Q1

 

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  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1应用手册中包含的器件
    1. 1.1 常用原理图
    2. 1.2 基本器件型号
    3. 1.3 输入失调电压等级
    4. 1.4 最大电源电压
    5. 1.5 高可靠性选项
    6. 1.6 HBM ESD 等级
    7. 1.7 LM358B、LM358BA、LM2904B、LM2904BA、LM324B、LM2902B
  5. 2输入级注意事项
    1. 2.1 输入级原理图
    2. 2.2 输入共模范围
    3. 2.3 输入阻抗
    4. 2.4 相位反转
  6. 3输出级注意事项
    1. 3.1 输出级原理图，VOL 和 IOL
    2. 3.2 IOL 和共模电压
    3. 3.3 输出级原理图、VOH 和 IOH
    4. 3.4 短路拉电流
    5. 3.5 输出电压限制
  7. 4交流性能
    1. 4.1 压摆率和带宽
    2. 4.2 压摆率可变性
    3. 4.3 输出交叉延时时间
    4. 4.4 第一个交叉示例
    5. 4.5 第二个交叉示例
  8. 5低 VCC 引导
    1. 5.1 支持 –40°C 的低 VCC 输入范围
    2. 5.2 支持 –40°C 的低 VCC 输出范围
    3. 5.3 低 VCC 音频放大器示例
  9. 6比较器用法
    1. 6.1 运算放大器限制
    2. 6.2 输入和输出电压范围
    3. 6.3 过载恢复
    4. 6.4 压摆率
  10. 7未使用的放大器连接和将输入端直接接地
    1. 7.1 禁止将输入端直接接地
    2. 7.2 未使用的放大器连接
  11. 8结论
  12. 9修订历史记录

3.1 输出级原理图，VOL 和 IOL

运算放大器可提供接近负轨的低输出电压，前提是负载和负载端接电压对 图 3-1 中所示的“恒流阱”驱动器有利。表 3-1 表明，假设负电源轨接地 (GND)，负载为 10kΩ 或更少时，输出低电压小于 20mV。因此，如果负载电阻为 10kΩ 或更小并端接到负轨，则负载电阻有助于“恒流阱”提供非常低的输出电压。

表 3-1 数据表 VOL 参数设置条件
参数测试条件典型值最大值
VOL 低电平输出电压RL ≤ 10kΩ5mV20mV

如果运算放大器负载（包括反馈网络）端接正电压，则运算放大器在将输出驱动为低电平时必须灌入电流。图 3-1 中所示的输出级有一个微弱的恒流阱（由一个电流调节器组成），为低电平灌电流提供低输出电压。PNP 发射极跟随器可在更高的输出电压下提供更高的灌电流。

GUID-9238FA8F-4E94-4273-AE08-F5BA92B10F3C-low.gif图 3-1 突出显示电流阱驱动器的输出驱动器级原理图

输出引脚可灌入超过 12µA 的电流，并且仍具有低于 200mV 的输出低电平，如表 3-2 所示。在数据表的电气特性表中，典型的输出电流为 30µA 或 40µA。器件原理图中的“~50µA 电流调节器”在本应用手册中被称为“恒流阱”驱动器，因为根据电气特性表，电流值不一定为 50µA。请注意，数据表规格没有最大限制。

表 3-2 200mV 输出电压对应的输出电流数据表
参数测试条件最小值典型值
IO 输出电流VID = 1V < VO = 200mV12µA40µA

当灌入能力高达 12µA 时，输出低电压低于 200mV。在更高的电流电平下，恒流阱不再够用。因此，PNP 发射极跟随器提供此电流。但假设在室温下，在输出电压大约达到 600mV 之前，PNP 发射极跟随器不提供电流。请注意，当 PNP 发射极跟随器处于活动状态时，VOL 电平的温度系数约为 –2mV/°C。PNP 发射极跟随器提供低输出阻抗，基极电流流向输出负载以提高效率。

图 3-2 所示为低输出电压电平与灌电流之间的关系。可以看出，从恒流阱驱动器（区域“A”）到 PNP 发射极跟随器（区域“B”）有明显的过渡。请注意，顾名思义，恒流阱驱动器始终处于开启状态。

GUID-40C966C0-C42A-45CF-9FC0-23AF3A6D103B-low.gif图 3-2 典型输出低电压与输出灌电流之间的关系

图 3-2 显示了两条端接至 5V 的 16kΩ（黑色实线）和 300kΩ（黑色虚线）电阻示例负载线。在整个电源电压和温度范围内，300kΩ 负载线与器件性能曲线在低 VOL 电平处相交。因此，此负载的预期 VOL 很低。16kΩ 负载线与器件性能曲线在更高的 VOL 下相交，后者随温度（而非 VCC）变化。在此负载下，无法实现与负电源接近的 VOL。如需具有低 VOL，则使用高电阻负载或端接至负电源的负载（包括反馈）。