In den letzten Jahren, als die Gesundheitsbedenken der Menschen und das Bewusstsein für Umweltverschmutzung gewachsen sind, hat die Zahl der Unternehmen und Organisationen, die klimaneutral werden wollen, zugenommen. In Umweltinitiativen werden Umweltmessinstrumente eingesetzt, um Daten wie CO2 und Temperatur zu sammeln. In diesen Instrumenten wandeln Umweltsensoren zunächst externe Umweltinformationen in elektrische Signale um, und die Aufgabe von Operationsverstärkern besteht darin, diese Signale genau zu verstärken, um sie für die Verarbeitung geeignet zu machen.

Der NL6012 ist der genaueste Operationsverstärker in unserer Geschichte und erreicht eine Eingangsoffset-Spannung von max. 10 μV und eine Offset-Spannungsdrift von max. 0,05 μV / °C. Da die Auswirkungen auf das Sensorsystem durch die genaue Verstärkung und Verarbeitung elektrischer Signale minimiert werden können, werden die Entwicklungszeit und die Kosten, die mit dem Genauigkeitsaspekt der Instrumente verbunden sind, reduziert.

Funktionen

1. Energiesparend und hohe DC-Leistung

Ein driftfreier Operationsverstärker zeichnet sich durch eine niedrige Eingangsoffset-Spannung mit ausgezeichneter Stabilität bei Temperaturschwankungen aus. Der NL6012 erreicht eine hohe Genauigkeit, indem er die DC-Offset-Komponente moduliert, auf eine höhere Frequenz verschiebt und abschneidet, was als Chopper-stabilisierte Architektur bezeichnet wird. Dadurch werden die Eingangs-Offset-Spannung und die Temperaturdrift aufgehoben. Insbesondere die Temperaturstabilität ist ein wichtiges Merkmal in Produktdesign- und Fertigungsprozessen, da sie mit einem Mikrocontroller nur schwer zu korrigieren ist.

In jüngster Zeit schreitet die Energieeinsparung bei elektronischen Bauteilen voran. Das Streben nach geringem Stromverbrauch steht jedoch im Konflikt mit der Leistung von ICs. Dies gilt auch für eine Chopper-Schaltung im driftfreien Operationsverstärker, und die analoge Leistung einer Auslöschungsschaltung selbst muss verbessert werden, um eine hohe Leistung zu erzielen. Obwohl der NL6012 den geringen Verbrauchsstrom von 15 μA hat, erreicht er auch eine hohe Leistung, d.h. die Eingangsoffset-Spannung von max. 10 μV durch Feinabstimmung eines Stroms innerhalb des ICs. Abbildung 1 zeigt die Offset-Spannungsdrift dieses Produkts im Vergleich zu den gleichen Operationsverstärkern mit geringer Leistung und Nulldrift. Sowohl das Produkt C als auch das NL6012 haben auf dem Datenblatt den gleichen Spezifikationswert von max. 0,05 μV/°C, aber wie in Abbildung 2 dargestellt, liegt der tatsächliche Messwert des NL6012 bei ca. ±0,01 μV/°C, was sehr klein ist und gute Eigenschaften aufweist. Dadurch macht der NL6012 Justiervorgänge an der Produktionslinie des Kunden oder die automatische Kalibrierung von Messgeräten überflüssig, was zu einer verbesserten Arbeitseffizienz und geringeren Herstellungskosten beiträgt.

2. Ausgezeichnete Temperaturstabilität

Der NL6012 verfügt über eine ausgezeichnete Temperaturstabilität. Generell gilt: Je höher die Temperatur eines Halbleiterbauelementes, desto mehr Ableitstrom wird erzeugt. Der Leckstrom ist ein sehr kleiner Strom, aber bei Operationsverstärkern mit geringer Leistung kann er die IC-Leistung beeinträchtigen, einschließlich der Offset-Eigenschaften und des Verbrauchsstroms. Daher stabilisiert die Unterdrückung des Leckstroms bei hohen Temperaturen die Instrumente. Der NL6012 erreicht eine hohe Leistung auch bei hohen Temperaturen, indem er gründliche Maßnahmen ergreift, um Leckagen bei hohen Temperaturen in jedem Element der Operationsverstärker zu verhindern.

Abbildung 3 vergleicht die Eingangs-Offset-Spannungs-Temperatur-Charakteristik des NL6012 mit der eines typischen driftfreien Operationsverstärkers. Der NL6012 weist auch bei 125 °C eine extrem hohe Temperaturstabilität ohne Schwankungen der Eingangsoffsetspannung auf.  Daher kann der NL6012 sicher in rauen Umgebungen wie z.B. in Sensoren für Industrieanlagen und Fabriken eingesetzt werden.

3. Hohe Schwingungsstabilität unter Berücksichtigung der Verbindung mit A/D-Wandlern

Zero-Drift-Operationsverstärker verstärken winzige Signale von Sensoren präzise und übertragen sie an A/D-Wandler. Da die in Industrieanlagen weit verbreiteten A/D-Wandler vom Typ Sukzessive Approximation Register (SAR) immer genauer geworden sind, ist das Design eines an den Eingang angeschlossenen Filters wichtig, um ihre ursprüngliche Leistung zu nutzen. Da der Filter in einigen Fällen eine große Kapazität hat, kann er bei Verwendung mit normalen Operationsverstärkern zu einer verringerten Stabilität und Schwingung führen. Der NL6012 verfügt über hochstabile Eigenschaften mit einer Lastkapazität von 1000 pF, die eine geringe Dämpfung und Maximierung der Performanz von A/D-Wandlern in Eingangsfilterdesigns bietet.

4. Ausgezeichnete EMV-Leistung

Mit der jüngsten Umstellung auf IoT in elektronischen Systemen sind verschiedene Systeme mit dem Internet verbunden. Dadurch sind elektronische Bauteile anfälliger für Störgeräusche von Kommunikationssignalen. Um eine hochpräzise Messung zu erreichen, ist es auch wichtig, eine Störfestigkeit zu haben, damit der Eingangs-Offset-Spannungswert nicht durch diese Geräusche beeinflusst wird. Die EMI Rejection Ratio (im Folgenden EMIRR) ist ein Index für die Störfestigkeit. Dies zeigt den Betrag der Eingangs-Offset-Spannungsänderung für den angelegten 100-mV-AC-Signaleingang an.

Der NL6012 hat den EMIRR von 100 dB oder besser bei 1,8 GHz, der hauptsächlich in Mobiltelefonen verwendet wird. Dieser Wert kann in die Offset-Spannung von 1 μV umgerechnet werden. Der NL6012 hat einen EMIRR von 80 dB (die Offset-Spannung von 10 μV) oder besser über 200 MHz. Es unterstützt robuste Designs für IoT- und drahtlose Systeme.

Hauptspezifikationen (Einzelheiten entnehmen Sie bitte dem Datenblatt.)

(V+ = 5V, V− = 0V, Typischer Wert)

• Niedrige Eingangsoffset-Spannung: 10 μV max.
• Null-Drift: 0,05 μV / °C max.
• Niedrig Verbrauchsstrom: 15 μA / Kanal
• Rail-To-Rail Ein- und Ausgang
• Arbeitsspannungsbereich: 2,1 V bis 5,5 V
• Eingangsruhestrom: 30 pA
• Verstärkungsbandbreite Produkt: 260 kHz
• Anstiegsgeschwindigkeit: 0,11 V / μs
• Spannungsrauschen: 60 nV / √Hz
• Interner EMI-Filter
• Temperaturbereich: -40°C bis 125°C
• Dualer Schaltkreis
• Gehäuse: VSP-8-AF 

Häufige Anwendungen

• Batteriebetriebene Anwendungen
• Sensor-Schnittstellen
• Temperaturfühler