作者：Philip Karantzalis, Aaron Schultz, and Catherine Chang

我們的運算放大器系列以業界領先的速度與電源電流的關系進行了擴展。LTC6258 / LTC6259 / LTC6260 系列 （單通道、雙通道、四通道） 在一個 20μA 的超低電源電流條件下提供了 1.3MHz 的電流，具有 400μV 的最大失調電壓和軌至軌輸入和輸出。結合1.8V至5.25V電源，該運算放大器支持無數需要以低功耗和低電壓、合理成本實現性能不折不扣的應用。

低噪聲基準電壓源

LT?6656 是一款具一個 1μA 低電源電流的精準串聯電壓基準。結合一個簡單的濾波器，LTC6258 能夠降低 LT6656 的有效噪聲并增強其輸出電流驅動能力，同時保持較低的總功耗。

圖 1 顯示了這樣的配置。首先，LT6656 輸出之后有一個非常低的截止頻率 （R合1和 C合1，低于 5Hz 截止值）。R 的大值合1由于 LTC6258 的輸入偏置電流，可能會產生顯著的失調電壓。設置 R合1至2.7kΩ會產生低于運算放大器標稱輸入失調電壓的失調。 C合1可以更大或更小，并相應地進行或多或少的過濾。C的耐壓要求合1很低，導致電容相對較大，體積小。

該電路利用了 LTC6258 驅動大容性負載的能力。使用連接至 LTC6258 的大輸出電容器組可實現對使用該基準電壓的后續電路的顯著旁路。總的來說，在此配置中，LT6656 和 LTC6258 的組合可產生一個具有低噪聲、低功率和明顯較大的旁路電容的基準電壓。

電壓頻譜噪聲密度如圖2所示。一旦濾波器（R合1和 C合1） 遵循引用。運算放大器采用單位增益配置，無論是否具有44μF大負載，均保持穩定，僅產生少量低頻噪聲。圖3顯示了R組合的瞬態響應合1– C合1濾波器和運算放大器電路，帶或不帶44μF輸出電容。

重要的是，將 LTC6258 引入基準電路后，輸出電壓準確度不會明顯下降。LT6656 A 級準確度為 0.05%。在1.25V時，誤差為±625μV;誤差為0.1%的B級為±1.25mV。使用具有 400μV 最大失調值的 LTC6258 會增加一些標稱輸出電壓的不確定性，但完全在 LT6656 初始誤差的數量級之內。

測得的電源電流消耗為 21μA。

實用正弦波

使用5V低功耗運算放大器不會產生失真為–100dBc的正弦波。盡管如此，采用 LTC6258 的帶通濾波器可與一個易于使用的低功率振蕩器結合使用，以低成本、低電壓和極低耗散產生正弦波。

有源濾波器

圖4所示的帶通濾波器交流耦合到輸入端。因此，LTC6258 輸入不會給前一級帶來產生特定絕對共模電壓的負擔。具有 RA1 和 RA2 的簡單電阻分壓器為 LTC6258 帶通濾波器提供了偏置。將運算放大器輸入固定在固定電壓上有助于減少移動共模時可能產生的失真。

該濾波器的中心頻率為10kHz。確切的電阻和電容值可以向上或向下調整，具體取決于最低電阻噪聲還是最低總電源電流最重要。該方案通過降低反饋環路中的電流，針對低耗散進行了優化。電容C2和C3最初為4.7nF或更高，電阻值較低。最后，具有更高電阻的1nF針對更低的功耗進行了優化。除功耗外，反饋阻抗的次要但同樣重要的方面是運算放大器軌到軌輸出級的負載。較重的負載（例如1K至10K阻抗）會顯著降低開環增益，進而影響帶通濾波器的精度。數據手冊表明，AVOL從100kΩ降至10kΩ，降低了5倍。較低的C2和C3可能是可行的，但隨后R6變得更大，在輸出端引入更多噪聲。

該帶通濾波器的目標Q值適中，約為3。中等 Q 值而不是高 Q 值允許使用 5% 電容。更高的Q值將需要更精確的電容，并且很可能在10kHz時開環增益高于反饋阻抗負載。當然，中等Q值比高Q值導致諧波衰減更小。

添加振蕩器

低功耗正弦波發生器可以通過將方波驅動到帶通濾波器中來獲得。完整的原理圖如圖6所示。LTC?6906 微功率電阻器設置振蕩器可輕松配置為一個 10kHz 方波，并能夠驅動帶通濾波器輸入電阻器中相對良性的負載。LTC6906 在 10kHz 時的電源電流為 32.4μA。

圖 7 示出了 LTC6906 輸出和帶通濾波器輸出。正弦波的HD2為–46.1dBc，HD3為–32.6dBc。輸出為 1.34VP-P至 1.44VP-P由于運算放大器在10kHz時的開環增益有限，精確電平略有變化。在 3V 電源軌上，總電流消耗低于 55μA。

其他增強功能

圖 8 顯示了可選的增強功能。一個低功率基準利用了 LTC6906 和 LTC6258 采用非常低的電源運作的能力。基準從一個電池輸入提供 2.5V 電壓。固定的 2.5V 電源可在輸入電壓變化的情況下穩定輸出電壓擺幅。此外，即使具有較高電阻的濾波電容器值更低，也會進一步降低 LTC6258 負載，從而降低耗散并改善濾波器準確度。

結論

LTC6258 / LTC6259 / LTC6260 系列 （單通道、雙通道、四通道） 在一個 20μA 的低電源電流中提供了 1.3MHz 的增益帶寬，并具有 400μV 的最大失調電壓和軌至軌輸入和輸出。該運算放大器與1.8V至5.25V電源相結合，支持需要高性能、低功耗、低電壓和低成本的應用。

審核編輯：郭婷