探索TS321低功耗单运算放大器：特性、参数与应用

在电子设计领域，对于成本敏感且对空间要求苛刻的应用场景，一款性能出色的运算放大器至关重要。今天，我们就来深入了解一下TS321低功耗单运算放大器，看看它有哪些独特之处。

文件下载：TS321IYLT.pdf

一、TS321简介

TS321是一款专为成本敏感且注重空间节省的应用而设计的双极运算放大器。它采用SOT23 - 5塑料封装，在减小组件尺寸的同时，其规格与行业标准设备（如流行的LM358A、LM324等）相当甚至更优。而且，它的输入共模范围（Vicm）包含接地，可用于单电源应用。

二、主要特性

1. 输出电压摆幅大

在 (V_{CC}=5V) 时，输出电压摆幅最低可达0至3.5V。这意味着它能够在较宽的电压范围内提供稳定的输出，满足多种应用需求。

2. 低功耗

• 供电电流低至500µA，有助于降低系统功耗，延长电池续航时间，适用于对功耗要求严格的设备。
• 输入偏置电流仅20nA，减少了对输入信号的干扰，提高了信号处理的准确性。

  3. 低输入失调电压

  TS321A的最大输入失调电压为2mV，TS321为4mV，能够保证输出信号的准确性，减少误差。

  4. 宽电源范围

• 单电源供电范围为3至30V，双电源供电范围为±1.5至±15V，可适应不同的电源环境，增加了设计的灵活性。

  5. 高容性负载稳定性

  能够在高容性负载下保持稳定工作，确保系统的可靠性。

三、绝对最大额定值和工作条件

1. 绝对最大额定值

Symbol	Parameter	Value	Unit
V CC +	Supply voltage	±16 to 32	V
V in	Input voltage	-0.3 to 32	V
V id	Differential input voltage	±32	V
Output short - circuit duration (1)	Infinite
I in	Input current (2)	50	mA
T stg	Storage temperature range	-65 to 150	°C
T j	Maximum junction temperature	150	°C
R thja	Thermal resistance junction - to - ambient (3)	250	°C/W
R thjc	Thermal resistance junction - to - case (3)	81	°C/W
ESD	HBM: human body model (4)	500	V
MM: machine model (5)	200	V
CDM: charged device model (6)	1000	V

需要注意的是，当 (V{CC}>15V) 时，输出到 (V{CC}) 的短路可能会导致过热；输入电流仅在输入引脚电压为负时存在等情况。

2. 工作条件

Symbol	Parameter	Value	Unit
(V_{CC}^+)	Supply voltage	3 to 30	V
(Vicm)	Input common mode voltage range ((V_{CC}^+) = 30 V)	0 to ((V_{CC}^+) ) - 1.5	V
(T_{oper})	Operating free air temperature range	-40 to 125	°C

四、电气特性

1. 增益带宽积（GBP）

在 (V_{CC}^+) = 30 V，f = 100 kHz，Vin = 10 mV，RL = 2 kΩ，CL = 100 pF 的条件下，GBP 为0.8 MHz，这反映了放大器在不同频率下的增益能力。

2. 相位裕度（ϕm）

在 f = 1 kHz，Av = 20 dB，RL = 2 kΩ，Vo = 2 Vpp，CL = 100 pF，(V_{CC}^+) = 30 V 的条件下，相位裕度为60度，保证了放大器的稳定性。

3. 总谐波失真（THD）

在上述特定条件下，THD 为0.015%，表明输出信号的失真程度较低，信号质量较好。

4. 等效输入噪声电压（en）

在 f = 1 kHz，Rs = 100 Ω，(V_{CC}^+) = 30 V 的条件下，en 为40 nV/√Hz，低噪声特性有助于提高信号的清晰度。

五、宏模型

1. 重要说明

在使用宏模型前需要注意，所有模型都是在准确性和复杂性（即仿真时间）之间进行权衡的结果。宏模型不能替代面包板实验，而是用于确认设计方法的有效性，并帮助选择周边组件的值。它模拟了典型设备在指定工作条件（如温度和电源电压）下的标称性能，其目的是展示产品的主要参数。

2. 宏模型代码

文档中给出了详细的宏模型代码，包含了输入级、放大级等部分的电路描述，可用于电路仿真。

3. 宏模型的电气特性

在 (V{CC}^+) = 3 V，(V{CC}^-) = 0 V，(R{L})、(C{L}) 连接到 (V{CC}/2)，(T{amb}) = 25 °C 的条件下，给出了如输入失调电压（Vio）、开环差模增益（Avd）、供电电流（ICC）等一系列电气特性参数。

六、封装信息

ST为了满足环保要求，提供不同等级的ECOPACK®封装的TS321设备。SOT23 - 5封装的机械数据如下：	Ref.	Dimensions (Millimeters)			Dimensions (Inches)
	Min.	Typ.	Max.	Min.	Typ.	Max.
A	0.90	1.20	1.45	0.035	0.047	0.057
A1			0.15			0.006
A2	0.90	1.05	1.30	0.035	0.041	0.051
B	0.35	0.40	0.50	0.014	0.016	0.020
C	0.09	0.15	0.20	0.004	0.006	0.008
D	2.80	2.90	3.00	0.110	0.114	0.118
D1		1.90			0.075
e		0.95			0.037
E	2.60	2.80	3.00	0.102	0.110	0.118
F	1.50	1.60	1.75	0.059	0.063	0.069
L	0.10	0.35	0.60	0.004	0.014	0.024
K	0 degrees		10 degrees	0 degrees		10 degrees

七、订购信息

Order code	Temperature range	Package	Packaging	Marking
TS321ILT	-40 °C to 125 °C	SOT23 - 5	Tape and reel	K401
TS321AILT	-40 °C to 125 °C	SOT23 - 5	Tape and reel	K402
TS321IYLT (1)	-40 °C to 125 °C	SOT23 - 5	Tape and reel	K406
TS321AIYLT (1)	-40 °C to 125 °C	SOT23 - 5	Tape and reel	K407

其中，TS321IYLT 和 TS321AIYLT 经过 AEC Q100 和 Q003 或等效标准的认证和特性测试，并根据 AEC Q001 和 Q002 或等效标准进行了高级筛选。

八、修订历史

文档记录了从2001年6月30日初始发布到2014年11月12日的多次修订，包括插入PPAP参考、修正封装名称和标记错误、更新宏模型、添加静电放电（ESD）保护和热阻信息等内容。

TS321低功耗单运算放大器凭借其出色的特性和性能，在成本敏感和空间受限的应用中具有很大的优势。电子工程师们在设计相关电路时，可以根据其详细的参数和特性，合理选择和使用这款运算放大器。大家在实际应用中有没有遇到过关于TS321的有趣问题呢？不妨在评论区分享一下。