LF356 JFET-Eingangsoperationsverstärker-Datenblatt

Der LF356 JFET-Eingangsoperationsverstärker ist ein einkanaliger Operationsverstärker, der für Schaltungen konzipiert ist, die eine hohe Eingangsimpedanz, einen niedrigen Eingangsström, eine schnelle Reaktion und eine saubere Signalverstärkung benötigen. Da er eine JFET-Eingangsstufe verwendet, kann er schwache oder hochimpedante Signale verarbeiten, ohne eine starke Belastung für die Quelle darzustellen. Dieser Artikel erklärt die wichtigsten Spezifikationen, Pinbelegungen, das Funktionsprinzip, Schaltbeispiele, Anwendungen, Alternativen und mehr des LF356.

Katalog

LF356 Hauptmerkmale

• JFET-Eingangsstufe - Der LF356-MIL verwendet ein JFET-Eingangsdesign, das ihm eine sehr hohe Eingangsimpedanz und einen sehr niedrigen Eingangs-Bias-Strom verleiht. Dies macht ihn geeignet für Schaltungen, die schwache oder hochimpedante Signale verarbeiten.

• Niedriger Eingangs-Bias-Strom: 30 pA - Er zieht nur einen sehr kleinen Strom an den Eingangsterminals. Dies hilft, die Signalbelastung zu verringern und die Genauigkeit in Sensor-, Filter- und Präzisionsverstärkerschaltungen zu verbessern.

• Niedriger Eingangs-Offsetstrom: 3 pA - Der Unterschied zwischen den Eingangs-Bias-Strömen ist sehr gering. Dies hilft, eine bessere Genauigkeit in differenziellen und präzisen Signal-Anwendungen aufrechtzuerhalten.

• Hohe Eingangsimpedanz: 10¹² Ω - Das Gerät hat eine extrem hohe Eingangsresistenz, sodass die Signalquelle nicht stark belastet wird. Dies ist nützlich für Photodioden, Wandler, Sample-and-Hold-Schaltungen und andere hochimpedante Quellen.

• Niedriger Eingangsrauschenstrom: 0.01 pA/√Hz - Sein niedriger Rauschstrom hilft, die Signalqualität zu verbessern, insbesondere bei der Arbeit mit kleinen Eingangssignalen aus hochresistenten Quellen.

• Niedriges Eingangsrauschen-Spannung: 12 nV/√Hz - Der Verstärker erzeugt ein niedriges Spannungsrauschen, was ihn nützlich für die Verarbeitung rauschfreier analoger Signale macht.

• Hohe Gleichtaktunterdrückung: 100 dB - Er kann unerwünschte Signale, die an beiden Eingängen gleich erscheinen, unterdrücken. Dies verbessert die Leistung in differenziellen Messungen und in lauten Umgebungen.

• Hohe DC-Spannungsverstärkung: 106 dB - Der LF356-MIL kann eine hohe offene Schleifenverstärkung bereitstellen, was hilft, eine genaue Verstärkung bei Verwendung mit Rückkopplung zu erreichen.

• Schnelle Slew-Rate: 12 V/µs - Der Ausgang kann schnell auf schnelle Änderungen des Eingangssignals reagieren. Dies macht ihn geeignet für Hochgeschwindigkeitssignal-Anwendungen.

• Breite Versterkungsbandbreite: 5 MHz - Der Verstärker kann über einen relativ breiten Frequenzbereich arbeiten, was ihn nützlich für aktive Filter, Audiokreisläufe und Signalverarbeitung macht.

• Schnelle Einschwingzeit: 1,5 µs auf 0,01% - Der Ausgang erreicht schnell und genau seinen Endwert. Dies ist nützlich bei der Datenerfassung und in präzisen analogen Systemen.

• Interne Kompensation - Das Gerät enthält eine interne Frequenzkompensation, die hilft, das Schaltungsdesign zu vereinfachen und die Stabilität in vielen Anwendungen zu verbessern.

• Große Differenzspannungsfähigkeit - Sie kann einen großen Spannungsunterschied zwischen ihren Eingangsanschlüssen ohne leichte Beschädigung des Geräts verarbeiten.

• Unterstützt große kapazitive Lasten von bis zu 5.000 pF - Ihre Ausgangsstufe ermöglicht es, relativ große kapazitive Lasten ohne größere Stabilitätsprobleme anzutreiben.

• Gutes Offset-Anpassungsverhalten - Die Anpassung des Offsets beeinflusst nicht ernsthaft das Driftverhalten oder die Gleichtaktunterdrückung, was hilft, die stabile Leistung aufrechtzuerhalten.

• Robuster Eingangs schutz - Die JFET-Eingänge sind widerstandsfähiger gegen Handhabungsschäden im Vergleich zu MOSFET-Eingangsvorrichtungen, was die Zuverlässigkeit während des Gebrauchs verbessert.

• Geeigneter Ersatz für teure Hybrid- und Modul-FET-Operationsverstärker - Der LF356-MIL kann als kostengünstigere Alternative in Anwendungen verwendet werden, die die Leistung von FET-Eingangs-Operationsverstärkern benötigen.

LF356 Technische Spezifikationen

Spezifikation	Wert / Beschreibung
Basis Teilenummer	LF356
Verstärkertyp	JFET-Eingangs-operationsverstärker
Architektur	Spannungsrückkopplung
Anzahl der Kanäle	1 Kanal
Anzahl der Funktionen	1
Montageart	Durchsteckmontage
Gehäuse / Bauform	8-DIP, 0.300 Zoll / 7,62 mm
Anzahl der Pins	8
Anschlussposition	Dual
Anschlussabstand	2,54 mm
Verpackung	Tube / Schiene
Betriebstemperatur	0°C bis 70°C
Versorgungs spannung	±15 V
Betriebsspannung	15 V
Positive / negative Versorgungsspannung	+15 V / -15 V
Nennversorgung Strom	5 mA
Maximaler Versorgung Strom	10 mA
Ausgangsstrom	25 mA
Leistungsaufnahme	670 mW
Maximale Leistungsaufnahme	670 mW
Spannungsverstärkung	106,02 dB
Gleichtaktunterdrückungskoeffizient	80 dB
Versorgungsspannungsunterdrückungskoeffizient	80 dB
Slewrate	12 V/µs
Bandbreite bei Einheit Gewinn	5000 kHz / 5 MHz
Eingangsbiasstrom	30 pA
Durchschnittlicher Biasstrom Max	0,0002 µA
Biasstrom Max bei 25°C	0,0002 µA
Eingangsoffsetstrom Max	0,002 µA
Eingangsoffsetspannung	3 mV
Eingangsoffsetspannung Max	10 mV
Frequenzkompensation	Ja
Niedriger Bias	Ja
Niedriges Offset	Nein
Feuchtigkeitsempfindlichkeitslevel	MSL 1, unbegrenzt
JESD-609 Code	e0
Anschlussschutz	Zinn/Blei / SnPb
RoHS-Status	Nicht RoHS-konform
Bleifrei-Status	Enthält Blei
REACH SVHC	Kein SVHC
ECCN-Code	EAR99
Strahlenhärte	Nein
Teilstatus	Veraltet
Länge	9,27 mm
Breite	6,35 mm
Höhe	3,3 mm

CAD-Modell des LF356

LF356 Pinbelegung und Pin-Funktionen

Pin-Nummer	Pin-Name	Funktion
1	Balance	Wird zur Offset-Null- oder Balanceanpassung verwendet. Es hilft, die Eingangsoffsetspannung zu verringern, wenn es mit einem externen Anpassungsschaltkreis verbunden ist.
2	Invertierender Eingang	Der negative Eingang des Operationsverstärkers. Wenn das Signal hier angelegt wird, wird das Ausgangssignal invertiert.
3	Nicht-invertierender Eingang	Der positive Eingang des Operationsverstärkers. Wenn das Signal hier angelegt wird, bleibt die Ausgangsspannung in Phase.
4	V−	Pin für negative Versorgungsspannung. Er wird normalerweise mit der negativen Versorgungsspannung, wie −15 V in einer Doppelspeisungsbetrieb, verbunden.
5	Balance	Arbeitet zusammen mit Pin 1 zur Offset-Null-Anpassung. Wird verwendet, wenn eine präzise Kontrolle des Ausgangsoffsets erforderlich ist.
6	Ausgabe	Der Ausgangspin des Operationsverstärkers. Das verstärkte Signal wird von diesem Pin entnommen.
7	V+	Positiver Versorgungspin. Er wird normalerweise mit der positiven Versorgungsspannung, wie +15 V in einem Doppelspeisungsbetrieb, verbunden.
8	NC	Keine interne Verbindung. Dieser Pin bleibt normalerweise unverbunden.

Wie LF356 JFET-Eingangs-Operationsverstärker funktioniert

Der LF356 arbeitet mit einer JFET-Eingangsstufe, um sehr kleine Eingangssignale mit sehr geringem Strom von der Signquelle aufzunehmen. Dies macht ihn nützlich für hochimpedante Schaltungen, bei denen das Eingangssignal nicht stark belastet werden darf.

• Eingangssignal gelangt über die Pins 2 und 3 - Pin 2 ist der invertierende Eingang, und Pin 3 ist der nicht-invertierende Eingang. Der Operationsverstärker vergleicht die Spannungsdifferenz zwischen diesen beiden Eingängen. Selbst eine sehr kleine Differenz kann verstärkt werden.

• JFET-Eingangsstufe reduziert die Eingangsbelastung - Die erste Stufe verwendet JFET-Transistoren. Da JFETs eine sehr hohe Eingangsimpedanz haben, benötigt der LF356 nur einen sehr kleinen Eingangsbiasstrom. Dies hilft, schwache Signale von Sensoren, Filtern und anderen hochkalibrigen Quellen zu schützen.

• Differenzverstärker erkennt Spannungsdifferenz - Innerhalb des IC agiert die Eingangsphase als Differenzverstärker. Sie reagiert hauptsächlich auf die Differenz zwischen den beiden Eingangspins, nicht auf Rauschen, das auf beiden Eingängen gleichartig erscheint.

• Interne Verstärkungsstufen erhöhen das Signalniveau - Nach der Eingangsstufe durchläuft das Signal interne Verstärkungsstufen. Diese Stufen bieten die hohe Spannungsverstärkung, die für eine genaue Signalverstärkung im Feedbackbetrieb erforderlich ist.

• Frequenzkompensation verbessert die Stabilität - Der LF356 hat eine interne Kompensation, die hilft, den Verstärker in vielen gängigen Schaltungsdesigns stabil zu halten. Dies reduziert den Bedarf an zusätzlichen externen Kompensationsbauteilen.

• Ausgangsstufe treibt die Last - Die letzte Stufe liefert das Ausgangssignal an Pin 6. Sie ermöglicht es dem LF356, externe Schaltungen anzutreiben, während eine schnelle Reaktion und gute Signalgenauigkeit beibehalten werden.

• Gleichgewichtspins passen den Offsetfehler an - Die Pins 1 und 5 werden für die Anpassung des Gleichgewichts oder des Offset-Nullpunktes verwendet. Diese Pins helfen, unerwünschte Gleichstromverschiebungen am Ausgang zu reduzieren, wenn eine höhere Präzision erforderlich ist.

• Versorgungspins unterstützen den Betrieb - Pin 7 ist mit der positiven Versorgungsspannung verbunden, während Pin 4 mit der negativen Versorgungsspannung verbunden ist. Eine gängige Betriebsspannung beträgt ±15 V, die es ermöglicht, dass das Ausgangssignal sowohl über als auch unter Erde in analogen Schaltungen schwingt.

Einfach ausgedrückt, nimmt der LF356 eine kleine Spannungsdifferenz an seinen Eingängen auf, schützt das Signal mit seiner hochimpedanten JFET-Eingangsstufe, verstärkt das Signal durch interne Verstärkungsstufen und liefert das verstärkte Ergebnis am Ausgangspin.

Häufige Anwendungen des LF356

Präzise Signalaufbereitung

Der LF356 eignet sich für Signalaufbereitungs-Schaltungen, die kleine analoge Signale verarbeiten müssen. Seine hohe Eingangsimpedanz und der niedrige Eingangsbiasstrom helfen, das ursprüngliche Signal von Sensoren und Messquellen zu erhalten.

Aktive Filterkreise

Der LF356 kann in Tiefpass-, Hochpass-, Bandpass- und Kerbfiltern eingesetzt werden. Sein 5 MHz-Bandbreite und seine 12 V/µs Anstiegsrate unterstützen stabiles Filtern in Audio-, Instrumentierungs- und allgemeinen analogen Signalverarbeitungsschaltungen.

Probe-und-Halte-Schaltungen

Der LF356 funktioniert gut in Probe-und-Halte-Schaltungen, da sein niedriger Eingangsstrom hilft, den Spannungsverlust auf dem Haltekondensator zu reduzieren. Dies macht ihn nützlich in Datenerfassungssystemen und ADC-Eingangsphasen.

Hochimpedanz-Sensorschnittstellen

Der LF356 ist nützlich, um hochimpedante Sensoren mit anderen Schaltungen zu verbinden. Er kann mit Geräten wie Photodioden, piezoelektrischen Sensoren und Wandlern interagieren, ohne viel Strom von der Sensorschnittstelle zu ziehen.

Audio-Vorverstärker

Der LF356 kann niedrigpegelige Audiosignale verstärken, bevor sie an die Hauptverstärkungsstufe gesendet werden. Sein niedriges Rauschen und die schnelle Reaktion helfen, das Audiosignal klar und genau zu halten.

Integratoren- und Differenzierer-Schaltungen

Der LF356 kann in analogen Integratoren- und Differenzierer-Schaltungen für Wellenformgestaltung, Timing und analoge Berechnungen eingesetzt werden. Sein niedriger Biasstrom hilft, Fehler in kapazitorbasierten Schaltungen zu reduzieren.

Strom-zu-Spannung-Wandler

Der LF356 kann kleine Eingangsströme in Spannungssignale in Transimpedanz-Verstärker-Schaltungen umwandeln. Dies ist nützlich für Photodiode-Verstärker, Lichtsensoren und andere Stromausgangsvorrichtungen.

Präzisionsgleichrichter und Spitzenwerte-Detektoren

Der LF356 kann in Präzisionsgleichrichter- und Spitzenwerte-Detektoren-Schaltungen für Signalmessung und Wellenformverfolgung eingesetzt werden. Seine schnelle Anstiegsrate hilft, genauer auf sich ändernde Eingangssignale zu reagieren.

LF356-Anwendungs-Schaltkreisbeispiele

Einschwingzeit-Test-Schaltung

Der erste Schaltkreis zeigt einen Testaufbau zur Settling-Zeit für den LF356. Ein Sprung-Eingangs-Signal wird über Präzisionswiderstände an den invertierenden Eingang angelegt, während der nicht-invertierende Eingang mit Erdung verbunden ist. Der LF356 arbeitet als Hochgeschwindigkeits-invertierender Verstärker, und der Ausgang wird überprüft, um zu sehen, wie schnell er seinen Endwert erreicht, nachdem sich der Eingang ändert. Der 2N4416 JFET und der kleine Kondensator helfen dabei, die Ausgangswelle genau zu isolieren und zu beobachten. Dieser Schaltkreis wird hauptsächlich verwendet, um zu messen, wie schnell der LF356 sich nach einer plötzlichen Signaländerung stabilisiert, was in der Datenerfassung, Abtastsystemen und Präzisionsmessschaltungen wichtig ist.

Sample-and-Hold-Schaltung

Der zweite Schaltkreis zeigt den LF356, der in einer Sample-and-Hold-Anwendung verwendet wird. Der erste LF356 arbeitet als Eingangspuffer, damit das Eingangssignal übertragen werden kann, ohne stark belastet zu werden. Die JFET-Schalter steuern, wann das Signal abgetastet und auf dem Haltekondensator gespeichert wird. Wenn der Schalter geschlossen ist, lädt der Kondensator auf die Eingangsspannung. Wenn der Schalter öffnet, behält der Kondensator für eine kurze Zeit diese Spannung. Der zweite LF356 funktioniert als Ausgangspuffer, sodass die gespeicherte Spannung an den Ausgang gesendet werden kann, ohne den Kondensator schnell zu entladen. Dieser Schaltkreis ist nützlich in ADC-Systemen, Signalabtastung und analogen Speicherschaltungen.

Diese Beispiele zeigen, warum der LF356 in schnellen und hochimpedanten analogen Schaltungen nützlich ist. Seine JFET-Eingangsstufe zieht sehr wenig Strom, sodass sie kleine oder gespeicherte Signale nicht stört. Seine hohe Slewrate und breite Bandbreite helfen ebenfalls, schnell auf sich ändernde Eingangssignale zu reagieren.

LF356 vs LF351, LF355 und LF357

Parameter	LF351	LF355	LF356	LF357
Eingangstyp	JFET-Eingang	JFET-Eingang	JFET-Eingang	JFET-Eingang
Anzahl der Verstärker	Einzelner Op-Amp	Einzelner Op-Amp	Einzelner Op-Amp	Einzelner Op-Amp
Typische Versorgungsspannung	±15 V	±15 V	±15 V	±15 V
Verstärkungsbandbreitenprodukt	Ca. 4 MHz	Ca. 2,5 MHz	Ca. 5 MHz	Ca. 20 MHz
Slewrate	Ca. 13 V/µs	Ca. 5 V/µs	Ca. 12 V/µs	Ca. 50 V/µs
Eingangsbiasstrom	Sehr niedrig, pA-Bereich	Sehr niedrig, pA-Bereich	Ca. 30 pA	Sehr niedrig, pA-Bereich
Eingangsversatzspannung	Niedrig bis moderat	Niedriger Offset als LF351	Ca. 3 mV typ.	Niedrig bis moderat
Geräuschleistung	Gut für allgemeine analoge Nutzung	Gut für Präzisionsanwendungen	Niedriges Geräusch, geeignet für Signalaufbereitung	Gut für Hochgeschwindigkeits-Signaleinsatz
Stabilität	Intern kompensiert	Intern kompensiert	Intern kompensiert	Nicht kompensiert, normalerweise stabil bei höheren Schließkreisgewinnen
Geschwindigkeitsniveau	Mittlere Geschwindigkeit	Niedrigere Geschwindigkeit	Mittel bis hoch Geschwindigkeit	Hohe Geschwindigkeit
Bester Anwendungsfall	Allgemeine JFET-Op-Amp-Schaltungen	Präzisions- und Low-Drift-Schaltungen	Schnelle, low-bias Signalaufbereitung	Hochgeschwindigkeit Verstärker und schnelle Signalschaltungen
Hauptvorteil	Ausgewogene allgemeine Leistung	Bessere Präzisionsverhalten	Gute Mischung aus Geschwindigkeit, niedrigem Bias-Strom und Bandbreite	Viel schnellere Slewrate und breitere Bandbreite
Hauptbeschränkung	Nicht so schnell wie LF357	Langsamere als LF356 und LF357	Nicht die schnellste Option in der Familie	Nicht ideal für den Einsatz als Unity-Gain-Puffer, es sei denn, die Schaltung erfüllt die Stabilitätsanforderungen

LF356 Alternativen und gleichwertige Bauteile

• OPA134

• OPA604

• OP177

• AD711

• AD712

• CA3140

• CA3130

• LM741

• LF411 , etc.

Mechanische Abmessungen und Verpackung

Hersteller

Texas Instruments verfügt über umfassende Fertigungskapazitäten für analoge ICs wie den LF356 JFET-Eingangsoperationsverstärker, da das Unternehmen über langjährige Erfahrung in der Entwicklung, Prüfung und Herstellung präziser linearer Geräte verfügt. Der LF356 erfordert eine sorgfältige Steuerung der JFET-Eingangsstufe, einen niedrigen Eingangsbiasstrom, einen Offsetspannungswert, Geräuschleistungen, Slewraten und Frequenzkompensation, sodass seine Produktion von einer genauen Halbleiterbearbeitung und zuverlässigen elektrischen Tests abhängt. Die analoge Fertigungsstärke von TI umfasst Waferfertigung, Geräteverpackung, parametrische Tests, Qualitätskontrolle und Unterstützung der Lieferkette für industrielle und militärische Komponenten.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Warum ist der LF356 besser für hochimpedante Signalquellen geeignet als ein Standard-Bipolar-Eingangsoperationsverstärker?

Der LF356 verwendet eine JFET-Eingangsstufe, sodass er sehr wenig Eingangsstrom zieht. Dies schützt schwache Signale von Sensoren, Photodioden und Wandlern, da der Operationsverstärker die Signalquelle nicht stark belastet.

2. Was bedeutet der 30 pA Eingangsbiasstrom im realen Schaltungsdesign?

Ein Eingangsbiasstrom von 30 pA bedeutet, dass nur ein winziger Strom in die Eingangspins fließt. Dies ist wichtig, wenn das Signal von einer hochohmigen Quelle kommt, da selbst ein kleiner Eingangsstrom Spannungsausfälle über großen Widerständen verursachen kann.

3. Ist der LF356 für aktive Filterkreise geeignet?

Ja. Der LF356 kann in aktiven Filtern verwendet werden, da er eine Bandbreite von 5 MHz mit einheitlicher Verstärkung und eine Slewrate von 12 V/µs hat. Diese Werte ermöglichen es ihm, viele Tiefpass-, Hochpass-, Bandpass- und Kerbfilter-Designs mit guter Geschwindigkeit und Stabilität zu verarbeiten.

4. Warum funktioniert der LF356 gut in Sample-and-Hold-Schaltungen?

Der LF356 funktioniert gut in Sample-and-Hold-Schaltungen, da sein niedriger Eingangsstrom den Ladungsverlust vom Halte-Kondensator reduziert. Dies hilft, die gespeicherte Spannung stabiler zu halten, bevor sie an einen ADC oder eine andere Schaltungsstufe gesendet wird.

5. Was ist der Zweck der Balancestifte am LF356?

Die Stifte 1 und 5 sind Balancestifte, die zur Offsetanpassung verwendet werden. Sie helfen, unerwünschte DC-Ausgangsfehler zu reduzieren, wenn die Schaltung genauere Spannungsgenauigkeit benötigt.

6. Kann der LF356 kapazitive Lasten antreiben?

Ja. Der LF356 kann kapazitive Lasten von bis zu etwa 5.000 pF ohne größere Stabilitätsprobleme unterstützen. Dies ist nützlich, wenn der Ausgang mit Kabeln, Filtern oder kapazitiven Schaltungsstufen verbunden ist.

7. Was macht den LF356 nützlich in Schaltungen für Strom-zu-Spannungs-Wandler?

Sein sehr niedriger Eingangsbiasstrom macht ihn geeignet zur Umwandlung kleiner Stromsignale in Spannungssignale. Dies ist nützlich für Photodiodenverstärker, Lichtsensoren und andere Stromausgabegeräte.

8. Wie unterscheidet sich der LF356 vom LF357?

Der LF357 ist viel schneller, mit einer Bandbreite von etwa 20 MHz und einer Slewrate von 50 V/µs, aber er ist nicht kompensiert und benötigt normalerweise einen höheren geschlossenen Regelverstärkungsfaktor für einen stabilen Betrieb. Der LF356 ist langsamer, aber in vielen allgemeinen Signalaufbereitungs-Schaltungen einfacher zu verwenden.