采用“系列优先”的方法进行运算放大器设计

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作者：Hayden Hast – 系统工程师

      当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类选择让我感到非常惊讶，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类的拼盘，因而我就可以试尝一下不同肉类的风味。

其实，类似于烤肉店的经历，工程师们在选择运算放大器(op amp)时也会面临很多选择。此外，随着如今生产周期的不断缩短，工程师们往往需要快速做出决定。而不小心选择了不合适的运算放大器，会耽误研发周期，并消耗不必要的研发资金。

       本文将介绍TI全系列运放产品TLV90xx系列，它提供多达48种的不同产品组合（包括最新产品TLV9001、TLV9052和TLV9064）。我们将提供多达16种不同的封装选择，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，从而节省印刷电路板(PCB)的版面尺寸，并提供多种带宽选项，为您的信号链提供更多增益。

得益于丰富全面的产品组合，工程师在选择运放的通道数、速度和尺寸时将会有更多的灵活度。

产品性能的多样性

图1给出了TLV90xx全系列产品，表格上方显示了该系列产品的通用参数。这三种子系列在一定条件下可以互换，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，该系列产品的电阻输出阻抗较低，可最大限度地减少稳定性问题。

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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，最初在具有输出摆幅至 GND 电路的单电源、低侧、单向电流检测解决方案中使用TLV9002，但后来，为了处理更大的电机瞬变电流，确定需要更高的增益和更快的压摆率，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，涵盖单通道、双通道、四通道三种通道配置。

封装的灵活性

图2详细显示了各种封装选择。“行业标准”(Industrial Standard)一列确定了该封装是否行业通用，可从别的供应商处获得，以作为第二供货选项。“可关断”(Shutdown)一列显示了具有可关断功能的封装，能帮助工程师进一步降低系统功耗。

虽然表格中大多数的小封装选项都是四方扁平无引线（QFN）封装，但我们想重点介绍一下SOT23-THIN这种有引线的小封装类型。双通道、小外形晶体管（SOT）-23-薄封装(SOT23-THIN)和大家熟悉的单通道SOT-23的封装体类似，但它有8个引脚，而不是传统的5或6个引脚。相对于那些尺寸更大的引线封装，如小外形集成电路(SOIC)、薄小外形封装(TSSOP)和极薄小外形封装(VSSOP)，SOT23-THIN具有引脚外置、同时尺寸更小的优点，是一种更好的封装选择。如要在同一块PCB版上实现SOT23-THIN和传统的引线封装的兼容设计，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，“小封装运放的第二封装兼容设计”。当然，如果您想最大限度地节省PCB尺寸，我们建议采用QFN封装选项。

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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。相比市场上现有的同类小尺寸器件，TI的单通道0.8mm x 0.8mm超小型无引线(X2SON)封装的尺寸还要小13%，四通道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，能为工程师提供更多的封装选择，从而进一步减少PCB面积。图3的右侧向您展示了这3种最小封装。

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图3：逐步实现更小的封装

由于超小型QFN封装的脚间距较小，工厂的生产工艺水平可能会限制该封装的应用，为应对这一挑战，TI还可以提供不同脚间距的多种小型封装选项。应用手册“采用TI 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。但我们相信，不管是在德克萨斯州决定吃什么烧烤，还是研发工程师选择放大器，选择当然是越多越好。在您下次进行产品设计时，欢迎选择TI TLV90xx系列运放产品：有三款不同性能的产品可供选择；16个不同的封装选项；当您需要节省PCB尺寸时，我们还提供业界最小的单通道和四通道封装选择。