低功耗运算放大器, 轨到轨运放, CXAR41327, 双路运放设计, 传感器接口方案, 电池供电系统, 有源滤波器, 光电二极管放大器, SOP8封装

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[ CXAR41327 ]
CXAR41327 低功耗轨到轨双运放:全面解析与工程应用
引言
在现代便携式设备、医疗仪器和工业传感器系统中,低功耗、高精度运算放大器是核心元件。CXAR41327作为一款单电源供电(2.5V-5.5V)、超低静态电流(430μA/通道)的轨到轨输入输出双路运放,凭借6MHz带宽和1pA输入偏置电流等特性,成为电池供电与高阻抗信号链设计的理想选择。本文将深入解析其技术特性、典型应用及设计要点。
一、核心特性与电气参数
1.功耗与电源设计
1.1)单电源供电范围2.5V-5.5V,兼容锂电池/纽扣电池系统
1.2)每通道仅430μA静态电流,整芯片860μA(典型值)
1.3)支持-40℃至+125℃工业级温度范围
2.精度与动态性能
参数 | 典型值 | 关键优势 |
---|---|---|
输入偏置电流 | 1pA | 适合光电传感器等高阻抗源 |
增益带宽积 | 6MHz | 支持中高速信号处理 |
压摆率 | 3.7V/μs | 快速响应阶跃信号 |
输入失调电压 | ±4mV (max) | 减少校准需求 |
3.鲁棒性设计
3.1)轨到轨输入/输出:充分利用供电电压动态范围
3.2)抗干扰能力:80dB共模抑制比(CMRR) & 电源抑制比(PSRR)
3.3)短路保护:50mA连续输出电流能力
二、典型应用电路解析
应用1:60Hz陷波滤波器(抗工频干扰)
1.双T拓扑(图8.1a):
1.1)优势:单运放实现,结构简洁(需CXAR41327中单通道)
1.2)挑战:要求电阻/电容严格匹配(容差≤1%)
1.3)设计要点:通过增大R2/R1比例降低Q值,放宽元件精度需求
2.FDNR拓扑(图8.1c):
2.1)优势:仅需2个同值电容,降低BOM成本与匹配难度
2.2)附加缓冲器:利用第二运放通道(U2A)降低输出阻抗
应用2:光电二极管放大器(图8.3)
VCC
│
┌───10MΩ───┐
│ │
PD阴极─┤IN- OUT├─→Vo
│ │
└──100pF───┘
│
VREF(2.5V)
2.关键设计:
2.1)利用1pA输入偏置电流实现nA级光电电流检测
2.2)反馈电阻≤10MΩ避免失调电压放大
2.3)PCB布局要求:输入引脚防护环、板面清洁、模拟/数字电源分离
应用3:高速比较器(图8.2)
1.利用轨到轨特性实现电源域信号比较
2.迟滞设计:外接电阻R2抑制振荡
3.性能:5V供电时传输延迟仅1μs
三、设计实践指南
1.电源去耦:在VCC/GND引脚间放置≥1μF陶瓷电容(距芯片<2mm)
2.温度稳定性优化
2.1)输入失调漂移仅2.5μV/℃(-40℃~125℃)
2.2)高温场景:限制反馈电阻≤1MΩ以降低偏置电流影响
3.噪声抑制技巧
3.1)电压噪声密度:13nV/√Hz@1kHz
3.2)推荐措施:
3.2.1)敏感电路采用星型接地
3.2.2)反馈路径并联小电容(如10pF)限制带宽
4.封装与布线
4.1)SOP8封装尺寸:4.0×4.9mm(符合RoHS)
4.2)关键布线规则:
4.2.1)模拟输入远离数字信号线
4.2.2)IN-引脚用GND包围防护
四、行业应用场景
领域 | 典型设备 | CXAR41327价值点 |
---|---|---|
便携医疗 | 血氧仪/ECG监测 | 低功耗延长电池寿命 |
工业传感 | 压电振动传感器 | 高阻抗接口+宽温稳定性 |
消费电子 | TWS耳机充电仓管理 | 微型封装+5V单电源支持 |
通信系统 | ASIC缓冲放大器 | 轨到轨输出驱动ADC |
结语
CXAR41327通过平衡功耗、精度与成本,为工程师提供了灵活的传感器信号链解决方案。其在光电检测、有源滤波和低电压比较器场景中的优异表现,结合SOP8封装的空间效率,使其成为便携式设备升级的理想选择。设计时需重点关注高阻抗布局与温度漂移控制,以充分发挥其性能潜力。
技术规格书(产品PDF)延伸资源:可访问官方平台获取SPICE模型、评估板布局文件及《高阻抗PCB设计白皮书》
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产品封装图
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微波红外感应 Infrared Induction | ||||||
型号 | 工作电压 | 静态电流 | 特点 | 封装 | 备注 | |
CXRT2124 | 3-5V | 50uA@VDD=3V | 低功耗 | SOP16 | 微波红外感应兼容BISS0001 | |
100uA@VDD=5V | ||||||
CXRT2122 | 3-6V | 35uA@VDD=3V | 低功耗 | SOP8 | 微波红外感应封装小,CXRT2124外围更简单 | |
65uA@VDD=5V | ||||||
CXRT2130 | 3-6V | 45uA@VDD=3V | 低功耗 | SOP8\CPC8 | 微波红外感应比CXRT2122外围更简单,光敏状态下,白天启动亮灯 | |
75uA@VDD=5V | ||||||
CXRT2131 | 3-5.5V | 45uA@VDD=3V | 低功耗 | SOP8\CPC8 | 微波红外感应光敏状态下,白天启动不亮灯 | |
75uA@VDD=5V | ||||||
滚动码 | ||||||
型号 | 工作电压 | 静态电流 | 特点 | 封装 | 备注 | |
CXRT2121 | 3.5-13.0V | 1uA | 低功耗 | SOP8 | 滚动码编码芯片 | |
功放芯片 | ||||||
型号 | 工作电压 | 静态电流 | 最大输出功率 | 效率 | 特点 | 封装 |
CXAR41222 | 3-5V | 3mA@VDD=3V | 3W | 90% | 3W单通道D类无滤波音频功放 | SOP8 |
5mA@VDD=5V | ||||||
CXAR41218 | 2.2-5.2V | 3.6mA@VDD=3V | 3W | 90% | 3W双通道无滤波D类音频功放 | SOP16 |
5mA@VDD=5V | ||||||
CXAR41219 | 2.5-5.5V | 6mA@VDD=5V | 3W | 88% | 3W防削顶功能双通道无滤波器D类音频功放 | SOP16 |
运放比较器 Amplifier | ||||||
型号 | 工作电压 | 静态电流 | 最大失调电压 | 带宽 | 特点 | 封装 |
CXAR41214 | 2.7-5.5V | 80uA | 6mV | 1M | 低功耗,轨到轨输入输出双通道运放放大器 | SOP8 |
CXAR41215 | 2.7-5.5V | 2.7-5.5V | 6mV | 4M | 低功耗,轨到轨输入输出高速双通道轨到轨运放芯片 | SOP8 |
CXAR41327 | 2.7-5.5V | 0.43mA | 6mV | 6M | 运放比较器高速轨到轨双通道运算放大器 | SOP8 |
CXAO42299 | 3-18V | 1.5mA | 5mV | 1M | 运放比较器四路独立运算放大器 | SOP14 |
CXAO42300 | 3-30V | 0.7mA | 5mV | 1M | 运放比较器双路运算放大器芯片 | SOP8 |
CXAO42301 | 2-36V | 0.8mA | 5mV | 1M | 运放比较器双路独立比较器 | SOP8 |
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