TLV521DCKR [TI]
Single, 5.5-V, 6-kHz, ultra-low quiescent current (350-nA), RRIO operational amplifier | DCK | 5 | -40 to 125;
| 型号： | TLV521DCKR |
| 厂家： | 
TEXAS INSTRUMENTS |
| 描述： | Single, 5.5-V, 6-kHz, ultra-low quiescent current (350-nA), RRIO operational amplifier | DCK | 5 | -40 to 125 |
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TLV521
ZHCSF25 –MAY 2016
TLV521 毫微功耗、350nA、RRIO、CMOS 输入运算放大器
1 特性
2 应用
1
•
•
无与伦比的性价比
VS = 3.3V（典型值，除非另外注明）
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
无线远程传感器
电力线监视
电能表
–
超低电源电流
电池供电类工业传感器
微功耗氧传感器和毒气传感器
有源 RFID 阅读器
–
典型值为 350nA，最大值为 500nA
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
宽工作电压范围：1.7V 至 5.5V
低 TCVOS：1.5µV/°C
基于 Zigbee 的传感器（用于 HVAC 控制）
通过能量采集方式供电的传感器网络
电流感测
VOS：3mV（最大值）
输入偏置电流为 1pA
电源抑制比 (PSRR)：100dB
共模抑制比 (CMRR)：90dB
开环增益：110dB
血糖监测
3 说明
增益带宽积：6kHz
TLV521 是一款 350nA 毫微功耗运算放大器，属于 TI
的超值性能毫微功耗运算放大器系列。TLV521 的互补
金属氧化物半导体 (CMOS) 输入级经过精心设计，能
够实现 1pA 的超低 Ibias，从而减少 IBIAS 和 IOS 误
差， 以免 影响兆欧级电阻、高电阻光电二极管以及充
电感测等敏感型应用。此外，内置的电磁干扰 (EMI)
保护可降低器件对手机和 RFID 阅读器所发出意外射频
(RF) 信号的敏感度。
转换率：2.5V/ms
输入电压噪声（f = 100Hz 时）：300nV/√Hz
温度范围：–40°C 至 125°C
轨到轨输入和输出 (RRIO)
TLV521 采用 5 引脚 SC70 封装，运行温度范围为
–40°C 至 125°C。
器件信息(1)
器件型号
TLV521
封装
封装尺寸（标称值）
SC70 (5)
2.00mm x 1.25mm
(1) 要了解所有可用封装，请见数据表末尾的可订购产品附录。
毫微功耗电源电流
800
700
600
125°C
85°C
500
400
300
200
25°C
V
CM
= 0.3 V
-40°C
100
0
1
2
3
4
5
6
SUPPLY VOLTAGE (V)
1
An IMPORTANT NOTICE at the end of this data sheet addresses availability, warranty, changes, use in safety-critical applications,
intellectual property matters and other important disclaimers. PRODUCTION DATA.
English Data Sheet: SNOSD26
TLV521
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目录
7.4 器件功能模式........................................................... 11
应用 和实施............................................................ 12
8.1 应用信息.................................................................. 12
8.2 典型 应用................................................................. 13
电源相关建议 ......................................................... 17
1
2
3
4
5
6
特性.......................................................................... 1
8
9
应用.......................................................................... 1
说明.......................................................................... 1
修订历史记录 ........................................................... 2
引脚配置和功能........................................................ 2
技术规格................................................................... 3
6.1 绝对最大额定值......................................................... 3
6.2 ESD 额定值............................................................... 3
6.3 建议的运行条件......................................................... 3
6.4 热性能信息 ............................................................... 3
6.5 电气特性.................................................................... 3
6.6 交流电气特性............................................................. 5
6.7 典型特性.................................................................... 6
详细 说明................................................................ 11
7.1 概述......................................................................... 11
7.2 功能方框图 .............................................................. 11
7.3 功能 说明................................................................. 11
10 布局 ....................................................................... 18
10.1 布局准则................................................................ 18
10.2 布局示例................................................................ 18
11 器件和文档支持 ..................................................... 19
11.1 器件支持 ............................................................... 19
11.2 文档支持................................................................ 19
11.3 社区资源................................................................ 19
11.4 商标....................................................................... 19
11.5 静电放电警告......................................................... 19
11.6 Glossary................................................................ 19
12 机械、封装和可订购信息....................................... 20
7
4 修订历史记录
日期
修订版本
注意
2016 年 5 月
*
初始发行版。
5 引脚配置和功能
DCK 封装
5 引脚 (SC70) SC70-5
俯视图
1
2
3
5
+
OUT
V
-
V
+
-
4
IN+
IN-
引脚功能
引脚
类型
说明
编号
名称
OUT
V–
1
2
3
4
5
O
P
I
输出
负电源
IN+
IN-
同相输入
反相输入
正电源
I
V+
P
2
版权 © 2016, Texas Instruments Incorporated
TLV521
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6 技术规格
6.1 绝对最大额定值(1)
在自然通风温度范围内运行（除非另有说明）(1)
最小值
−0.3
V– – 0.3V
最大值
6
V+ + 0.3V
单位
V
相对于 V– 的任何引脚
IN+、IN–、OUT 引脚
V+、V–、OUT 引脚
V
40
mA
mV
°C
°C
°C
°C
差分输入电压（VIN+ - VIN–
）
-300
–40
300
结温
150
安装温度
红外或对流（30 秒）
波峰铅焊温度（4 秒）
260
260
存储温度，Tstg
−65
150
(1) 超出绝对最大额定值下列出的应力值可能会对器件造成永久损坏。这些仅为在应力额定值下的工作情况，对于额定值下的器件的功能性操
作以及在超出推荐的操作条件下的任何其它操作，在此并未说明。在绝对最大额定值条件下长时间运行会影响器件可靠性。
6.2 ESD 额定值
值
单位
人体放电模式 (HBM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001(1)
充电器件模式 (CDM)，符合 JEDEC 规范 JESD22-C101(2)
机器模型
±2000
±1000
±200
V(ESD)
静电放电
V
(1) JEDEC 文档 JEP155 规定：500V HBM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文档 JEP157 规定：250V CDM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。
6.3 建议的运行条件(1)
在自然通风温度范围内运行（除非另有说明）
最小值 最大值
单位
温度范围
电源电压 (VS = V+ - V−)
−40
125
5.5
°C
V
1.7
(1) 绝对最大额定值 表示限值，如超出这些限值，则可能会发生损坏。建议的运行条件 表示旨在让器件正常工作但无法确保特定性能的条件。
有关保证的各种规格和测试条件，请参阅电气特性。
6.4 热性能信息
TLV521
热指标(1)
DCK (SC70)
5 引脚
269.9
93.7
单位
RθJA
结至环境热阻
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
RθJC(top)
RθJB
结至外壳（顶部）热阻
结至电路板热阻
48.8
ψJT
结至顶部的特征参数
结至电路板的特征参数
结至外壳（底部）热阻
2
ψJB
47.9
RθJC(bot)
不适用
(1) 有关传统和新热指标的更多信息，请参见《半导体和 IC 封装热指标》应用报告，SPRA953。
6.5 电气特性
除非另有说明，否则所有限值均是针对以下条件：TA = 25°C、V+ = 3.3V、V− = 0V、VCM = VO = V+/2 且 RL > 1MΩ。(1)
(1) 电气特性 值仅适用于指示温度下的工厂测试条件。工厂测试条件会使器件的自加热大受限制，使得 TJ = TA。在 TJ > TA 的自加热条件
下，参数性能（如电气表中所示）无法得到保证。绝对最大额定值 表示结温限值，超过这些限值，器件将会发生机械性或电气性的永久降
级。
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3
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电气特性 (接下页)
除非另有说明，否则所有限值均是针对以下条件：TA = 25°C、V+ = 3.3V、V− = 0V、VCM = VO = V+/2 且 RL > 1MΩ。(1)
参数
测试条件
最小值
-3
典型值
0.1
最大值
单位
VOS
输入失调电压
VCM = 0.3V
VCM = 3V
3
3
mV
-3
0.1
TCVOS
IBIAS
输入失调电压漂移
输入偏置电流
输入失调电流
共模抑制比
±1.5
1
μV/°C
pA
IOS
50
fA
CMRR
0V ≤ VCM ≤ 3.3V
70
90
dB
0V ≤ VCM ≤ 2.2V
V+ = 1.8V 至 3.3V；VCM = 0.3V
100
100
PSRR
CMVR
AVOL
电源抑制比
80
0
dB
V
共模电压范围
大信号电压增益
CMRR ≥ 70dB
3.3
VO = 0.5V 至 2.8V
80
110
3
dB
RL = 100kΩ 且连接至 V+/2
VO
高输出摆幅
低输出摆幅
输出电流
RL = 100kΩ 且连接至 V+/2
50
50
mV（与任
一轨的差
值）
V
IN（差分）= 100mV
RL = 100kΩ 且连接至 V+/2
IN（差分）= −100mV
拉电流，VO 至 V−
IN（差分）= 100mV
灌电流，VO 至 V+
IN（差分）= −100mV
VCM = 0.3V
2
V
IO
11
12
350
V
mA
nA
V
IS
电源电流
500
4
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6.6 交流电气特性(1)
除非另有说明，否则所有限值均是针对以下条件：TA = 25°C、V+ = 3.3V、V− = 0V、VCM = VO = V+/2 且 RL > 1MΩ。
最小值
典型值
最大值
参数
测试条件
单位
(2)
(3)
(2)
GBW
SR
增益带宽积
转换率
CL = 20pF，RL = 100kΩ
6
2.9
2.5
73
kHz
AV = +1，
VIN = 0V 至 3.3V
下降沿
上升沿
V/ms
θ m
Gm
en
相补角
CL = 20pF，RL = 100kΩ
CL = 20pF，RL = 100kΩ
f = 100Hz
度
增益裕量
19
dB
输入参考电压噪声密度
输入参考电压噪声
300
22
nV/√Hz
μVPP
fA/√Hz
0.1Hz 至 10Hz
In
输入参考电流噪声
EMI 抑制比，IN+ 和 IN−(4)
f = 100Hz
100
121
EMIRR
VRF_PEAK = 100mVP (−20dBP)，
f = 400MHz
VRF_PEAK = 100mVP (−20dBP)，
f = 900MHz
121
124
142
dB
VRF_PEAK = 100mVP (−20dBP)，
f = 1800MHz
VRF_PEAK = 100mVP (−20dBP)，
f = 2400MHz
(1) 电气特性 值仅适用于指示温度下的工厂测试条件。工厂测试条件会使器件的自加热大受限制，使得 TJ = TA。在 TJ > TA 的自加热条件
下，参数性能（如电气表中所示）无法得到保证。绝对最大额定值 表示结温限值，超过这些限值，器件将会发生机械性或电气性的永久降
级。
(2) 所有限值均经过测试、统计分析或设计方面的检验，可以得到保证。
(3) 典型值表示评定特性时最有可能达到的参数标准。实际典型值可能会随时间推移而变化，而且还取决于应用和配置。已发货生产材料未进
行这些典型值测试，无法确保符合这些典型值。
(4) EMI 抑制比被定义为：EMIRR = 20log (VRF_PEAK/ΔVOS)。
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5
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6.7 典型特性
TJ = 25°C 时测得的值（除非另有说明）。
800
700
600
800
700
600
125°C
125°C
85°C
500
400
500
85°C
400
25°C
300
200
100
0
300
25°C
-40°C
200
V
= V
S
0ꢀ3 V
V
CM
= 0.3 V
CM
-40°C
100
0
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
SUPPLY VOLTAGE (V)
图 1. 电源电流与电源电压间的关系
SUPPLY VOLTAGE (V)
图 2. 电源电流与电源电压间的关系
150
20
18
16
14
12
10
8
V
= 3.3 V
S
V
T
= 3.3V
= 25oC
S
-40°C
100
50
0
A
V
CM
= V /2
S
25°C
-50
-100
-150
6
85°C
4
2
125°C
0
-0.1 0.4 0.9 1.4 1.9 2.4 2.9 3.4
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
(mV)
V
(V)
V
CM
OS
图 4. 输入失调电压与输入共模电压间的关系
图 3. 失调电压分布图
150
150
100
50
V
= 0.3 V
-40°C
25°C
CM
V
CM
= V - 0.3 V
S
100
50
-40°C
25°C
0
0
85°C
-50
-100
-150
-50
-100
-150
125°C
85°C
125°C
2
1
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
V
S
(V)
V
S
(V)
图 5. 输入失调电压与电源电压间的关系
图 6. 输入失调电压与电源电压间的关系
6
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典型特性 (接下页)
TJ = 25°C 时测得的值（除非另有说明）。
150
150
100
50
V
S
= 3.3 V
V
= 3.3 V
S
-40°C
100
-40°C
25°C
50
0
25°C
0
-50
-50
-100
-150
85°C
85°C
-100
-150
125°C
125°C
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
I
(mA)
SOURCE
V
(V)
OUT
图 8. 输入失调电压与拉电流间的关系
图 7. 输入失调电压与输出电压间的关系
150
100
50
16
V
= 3.3 V
S
V
= 3.3V
S
-40°C
-40°C
25°C
12
8
25°C
0
-50
-100
-150
85°C
85°C
125°C
4
125°C
1.0
0
0.0
0.5
1.5
2.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
OUTPUT VOLTAGE REFERENCED TO V+ (V)
图 10. 拉电流与输出电压间的关系
I
(mA)
SINK
图 9. 输入失调电压与灌电流间的关系
16
40
30
20
10
0
-40°C
V
= 3.3V
25°C
V
= V /2
CM S
S
-40°C
12
8
25°C
85°C
4
85°C
125°C
125°C
0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
1
2
3
4
5
6
OUTPUT VOLTAGE REFERENCED TO V- (V)
V
(V)
S
图 11. 灌电流与输出电压间的关系
图 12. 拉电流与电源电压间的关系
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典型特性 (接下页)
TJ = 25°C 时测得的值（除非另有说明）。
5
4
3
2
1
0
40
R
= 100 kΩ
L
V
= V /2
S
CM
125°C
30
20
10
0
-40°C
85°C
25°C
25°C
85°C
-40°C
125°C
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
V
S
(V)
V
(V)
S
图 14. 高输出摆幅与电源电压间的关系
图 13. 灌电流与电源电压间的关系
5
4
50
40
30
20
10
0
V
S
= 3.3V
R
= 100 kΩ
L
125°C
25°C
85°C
3
2
-10
-20
-30
-40
-40°C
-40°C
25°C
1
2
3
4
5
6
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
V
(V)
S
V
(V)
CM
图 15. 低输出摆幅与电源电压间的关系
图 16. 输入偏置电流与共模电压间的关系
100
80
60
40
20
0
15
10
5
V
S
= 3.3V
125°C
0
85°C
-5
100
-10
-15
10
1k
10k
100k
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
FREQUENCY (Hz)
V
(V)
CM
图 18. PSRR 与频率间的关系
图 17. 输入偏置电流与共模电压间的关系
8
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典型特性 (接下页)
TJ = 25°C 时测得的值（除非另有说明）。
60
40
20
130
100
V
= 3.3 V
S
V
= 5V
V
= 1.8V, 3.3V, 5V
S
S
110
90
C
R
= 20 pF
= 1 MΩ
L
L
90
80
70
60
50
40
PHASE
GAIN
70
85°C
25°C
V
= 1.8V
S
50
125°C
30
-40°C
0
10
-10
-30
-20
100
1k
10k
100k
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
图 20. 频率响应与温度间的关系
FREQUENCY (Hz)
图 19. CMRR 与频率间的关系
60
130
110
90
60
40
20
130
110
90
GAIN
40
20
70
50
70
50
30
30
0
10
0
10
-10
-30
-10
-30
-20
100
-20
100
1k
10k
100k
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
FREQUENCY (Hz)
图 22. 频率响应与 CL 间的关系
图 21. 频率响应与 RL 间的关系
3.3
3.0
FALLING EDGE
2.7
2.4
2.1
1.8
RISING EDGE
A
V
= +1
V
V
V
= 3.3V
S
= V
OUT
4.7
S
= V /2
CM
S
1.5
2.3
3.1
3.9
5.5
1s/DIV
SUPPLY VOLTAGE (V)
图 23. 转换率与电源电压间的关系
图 24. 0.1 至 10Hz 时域电压噪声
版权 © 2016, Texas Instruments Incorporated
9
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典型特性 (接下页)
TJ = 25°C 时测得的值（除非另有说明）。
INPUT
INPUT
OUTPUT
OUTPUT
V
= 5V
V
= 1.8V
S
S
R
= 100 kW
R
= 100 kW
L
L
200 ms/DIV
图 26. 大信号脉冲响应
200 ms/DIV
图 25. 大信号脉冲响应
170
150
130
110
90
4
3
2
1
INPUT
OUTPUT
0
70
-1
50
30
10
-2
V
V
= 5 V
S
+
V = +2.5V
-3
-4
= -20 dBVp
PEAK
-
V = -2.5V
0.1
1
1
10 100
1000
10000
2 ms/DIV
FREQUENCY (MHz)
图 28. EMIRR 与频率间的关系
图 27. 过载恢复波形
10
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7 详细 说明
7.1 概述
TLV521 是采用德州仪器 (TI) 顶尖的 VIP50 工艺技术制造的。此专利工艺技术极大地提高了德州仪器 (TI) 低功耗
和低电压运算放大器的性能。以下章节将展示 VIP50 工艺技术的优势并重点介绍可实现超低功耗的电路。
7.2 功能方框图
图 29. 方框图
7.3 功能 说明
放大器的差分输入包含一个同相输入 (IN+) 和一个反相输入 (IN–)。放大器仅放大两个输入之间的电压差，即所谓的
差分输入电压。运算放大器的输出电压 (Vout) 的计算公式为公式 1：
VOUT = AOL (IN+ - IN-)
(1)
其中 AOL 是放大器的开环增益，通常约为 100dB。
7.4 器件功能模式
7.4.1 输入级
TLV521 具有一个轨至轨输入，这可为系统设计人员提供更多灵活性。该轨至轨输入通过并行使用一个 PMOS 差分
对和一个 NMOS 差分对实现。当共模输入电压 (VCM) 接近 V+ 时，NMOS 对开启且 PMOS 对关闭。当 VCM 接近
V− 时，NMOS 对关闭且 PMOS 对开启。当 VCM 介于 V+ 和 V− 之间时，内部逻辑可判定每个差分对将获得的电
流量。这种专用逻辑可确保放大器在整个共模电压范围内实现稳定且低失真度的运算。
由于两个输入级都具有自己的失调电压 (VOS) 特性，所以 TLV521 失调电压是 VCM 的一个函数。VOS 的切换点落在
了 V+ 下面 1.0V 的位置。请参阅“典型性能特性”一节的“VOS 与 VCM之间的关系”曲线。当输入信号幅值与 VOS 值相
当且/或设计需要高精度时，应格外谨慎。在这些情况下，输入信号必须避过切换点。此外，PSRR 和 CMRR 等涉
及输入失调电压的参数也将受差分对转换区域中 VCM 的变化的影响。
7.4.2 输出级
电源为 3.3V 时，TLV521 输出电压摆幅在距离轨 3mV 的范围内，这可在输出端提供可能的最大动态范围。在低电
源电压下操作时，这一点尤为重要。
TLV521 最大输出电压摆幅决定了特定输出负载下的最大可能摆幅。输出负载为 100kΩ，电源为 5V 时，TLV521
输出摆幅在距离轨 50mV 的范围。
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8 应用 和实施
注
以下 应用 部分的信息不属于 TI 组件规范，TI 不担保其准确性和完整性。客户应负责确定
TI 组件是否适用于其应用。客户应验证并测试其设计是否能够实现，以确保系统功能。
8.1 应用信息
TLV521 的额定工作电压范围是 1.7V 至 5.5V（±0.85V 至 ±2.275V）。TLV521 具有 轨至轨输入和轨至轨输出摆
幅，而消耗的功率仅为纳瓦级。典型特性部分提供的参数可能会随工作电压或温度的不同而出现显著变化。
8.1.1 驱动电容负载
TLV521 可在内部得到补偿以实现稳定的单位增益运算（具有 6kHz 典型增益带宽）。但是，单位增益跟随器是对
电容负载最敏感的配置。放置在放大器输出端的电容负载与放大器的输出抗阻相结合，可导致相位滞后，从而减小
放大器的相补角。如果相补角明显减小，则响应将欠阻尼，这可导致传输中出现峰值；如果峰值过多，则运算放大
器可能会开始振荡。
R
ISO
-
V
OUT
V
IN
+
C
L
图 30. 电容负载的电阻式隔离
为了驱动大型电容负载，应该使用隔离电阻器 RISO，如图 30 所示。通过使用此隔离电阻器，电容负载可与放大器
的输出隔离。RISO 的值越大，放大器越稳定。如果 RISO 的值足够大，则反馈环路将保持稳定，不受 CL 值的影
响。但是，RISO 值增大会导致输出摆幅减小、输出电流驱动降低。
下表列出的是 5V 电源下建议的最小 RISO 值。图 31 显示的是在 CL = 50pF 且 RISO = 154kΩ 时得到的典型响应。
我们选择了表中的其他 RISO 值，以便在其各自的电容负载上获取相似阻尼。请注意，对于具有较大 CL 的
TLV521，使用较小的 RISO 即可实现稳定性。但是，针对指定的 CL，RISO 值越大，提供的阻尼响应越高。当电容
负载为 20pF 或更小时，无需隔离电阻器。
表 1. 电容负载与所需的隔离电阻器间的关系
CL
0 — 20pF
50pF
RISO
不需要
154kΩ
118kΩ
52.3kΩ
33.2kΩ
17.4kΩ
13.3kΩ
100pF
500pF
1nF
5nF
10nF
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V
IN
V
OUT
V
= 5V
S
200 ms/DIV
图 31. 阶跃响应
8.1.2 EMI 抑制
蜂窝、蓝牙和 Wi-Fi 信号几乎无处不在，而且采用无线电的传感系统也发展迅速，因此电磁干扰 (EMI) 成为今后设
计精密信号路径时的重要考虑因素。尽管射频信号位于运算放大器带的外部，但射频载波开关可调节运算放大器的
直流失调电压。而且，一些常见的射频调制方案可感应降压转换组件。增加的直流失调电压和感应的信号会同目标
信号一起放大，因此会影响测量值。TLV521 使用片上滤波器来抑制输入端和电源引脚上这些无用的射频信号；从
而保持精密信号路径的完整性。
双绞线电缆和有源前端的共模抑制可提供针对低频噪声（例如 60Hz 或 50Hz 电源）的抗扰性，但对射频干扰无
效。即使靠近放大器的传感器的 PCB 迹线和布线只有几厘米，也可接收很强的 1GHz 射频。TLV521 的集成式
EMI 滤波器可降低或消除外部屏蔽和滤波需求，从而提高系统可靠性。EMIRR 越大，对射频干扰的抑制越强。有
关 EMIRR 的更多信息，请参阅 AN-1698。
8.2 典型 应用
8.2.1 60Hz 双 T 型陷波滤波器
V
= 3V ç 2V @ end of life
BATT
CR2032 Coin Cell
225 mAh = 5 circuits @ 9.5 yrs.
10 MW
10 MW
V
BATT
-
Remote Sensor
To ADC
V
OUT
10 MW
10 MW
+
V
IN
Signal
+
60 Hz
Signal × 2
(No 60 Hz)
270 pF
270 pF
60 Hz Twin T Notch Filter
= 2 V/V
10 MW
10 MW
A
V
270 pF
270 pF
图 32. 60Hz 陷波滤波器
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典型 应用 (接下页)
8.2.1.1 设计要求
来自遥感和分布式传感 应用 的传感器的小信号通常会遇到交流电源线的 60Hz 的强烈干扰。图 32 中电路的陷波为
60Hz 并为 1kHz 正弦波代表的传感器信号提供增益 AV = 2。相似级别可能会级联在一起，以移除 60Hz 的 2 次和
3 次谐波。由于 TLV521 功耗仅为 nA 级，即使是 5 个这种电路也可依靠 CR2032 小型锂电池运行 9.5 年。这些电
池的额定电压为 3V，寿命末期的电压为 2V。TLV521 的工作电压范围为 1.7V 至 5.5V，因此可在此电压范围内正
常工作。
8.2.1.2 详细设计流程
陷波频率已设置为 F0 = 1/2πRC。要实现 60Hz 的陷波，请使用 R = 10MΩ 且 C = 270pF。若要消除 50Hz 的噪声
（这在欧洲系统中很常见），请使用 R = 11.8MΩ 且 C = 270pF。
双 T 型陷波滤波器的工作原理是设置两条从 VIN 到放大器输入的独立路径。分别为通过电阻器 R - R 的低频路径和
通过电容器 C - C 的独立高频路径。但是，在接近陷波频率的频率下，这两条路径具有相反的相间角，而且这两个
信号将会在放大器的输入端抵消。
要确保获得目标中心频率以及最大程度地增加陷波深度（Q 系数），滤波器需要尽可能保持平衡。要实现电路平
衡，同时克服可用标准电阻器和电容值的限制，请并行使用无源器件，以使接地的滤波器组件达到 2C 和 R/2 的电
路要求。
要确保无源组件值保持符合预期，请使用酒精清洁电路板、使用去离子水冲洗并风干。请确保电路板处于湿度相对
较低的环境中，以尽可能减少水分，因为水分可能会提高电路板组件的导电性。此外，大电阻器具有相当高的寄生
杂散电容，切掉相关组件下面的接地平面可削弱其影响。
大电阻器用于反馈网络中，可最大程度地避免电池电量耗尽。设计大电阻器时，必须在电路噪声分析部分考虑电阻
器热噪声、运算放大器电流噪声以及运算放大器电压噪声。可通过 5kHz 的带宽完成 图 32 中电路的噪声分析，此
举采取了高估带宽的保守方法（TLV521 的典型 GBW/AV 较低）。输出端的总噪声约为 800µVpp，鉴于电路总功
耗只有 540nA，这一表现已经极为优异。主要噪声项有运算放大器电压噪声 (550µVpp)、通过反馈网络的电流噪声
(430µVpp) 和通过陷波滤波器网络的电流噪声 (280µVpp)。因此，基准电压为 2V 时，总电路的噪声不超过 10 位
系统的 LSB 的一半（即 1mV）。
8.2.1.3 应用曲线
图 33. 60Hz 陷波滤波器波形
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典型 应用 (接下页)
8.2.2 便携式气体检测传感器
100 MW
+
V
1 MW
-
V
OUT
+
-
V
R
L
OXYGEN SENSOR
图 34. 精密氧传感器
8.2.2.1 设计要求
气体传感器被用于许多不同的工业和医疗 应用。它们生成与空气样本中感应的特定气体百分比成比例的电流。这种
电流会流经负载电阻器，然后，系统会测量产生的压降。TLV521 非常适合这类应用，因为它只消耗 350nA 的电流
并在低至 1.7V 的电源电压下工作。根据感应的气体和传感器的灵敏度，输出电流范围约为几十微安至几毫安。气
体传感器产品说明书通常会指定推荐的负载电阻值，或者推荐一系列负载电阻器供用户选择。
当需要监测空气质量或提供给患者的氧气时，会使用氧传感器。新鲜空气中的氧气含量为 20.9%。空气样本中的氧
气含量低于 18% 即视为危险。此应用可检测空气中的氧气。氧传感器还用于环境中肯定缺少氧气的工业 应用 。其
中一个例子便是真空包装食物。氧传感器主要分为两类：一类是感应空气中或氧气罐附近等位置大量存在的氧气的
传感器，另一类是检测痕量氧气的传感器（以 ppm 表示）。
8.2.2.2 详细设计流程
图 34 显示的是用于放大氧检测器输出的典型电路。氧传感器通过负载电阻器输出已知电流。此值会随着空气样本
中氧气含量的变化而变化。氧传感器通常具有推荐的特定负载电阻值或提供了一系列此负载电阻器可接受的值。使
用纳瓦级功率 TLV521 可最大限度降低运算放大器的功耗，而且可延长电池寿命。使用图 34 中显示的组件，电路
可消耗不到 0.5µA 的电流，从而确保即使额定容量较低，紧凑型便携式电子产品中使用的电池也能超过氧传感器的
使用寿命。TLV521 的精度规格是助力其成为此类应用的完美之选的另外一个原因，包括其极低的失调电压、低
TCVOS、低输入偏置电流、高 CMRR 以及高 PSRR 等。
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典型 应用 (接下页)
8.2.2.3 应用曲线
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0
10
20
30
40
50
VSENSOR (mV)
C001
图 35. 计算出的氧传感器电路输出（单个 5V 电源）
8.2.3 高侧电池电流感应
I
CHARGE
R
+
SENSE
V
10W
LOAD
R
R
2
1
24.9 kW
24.9 kW
+
V
Q1
2N2907
R
X R
3
SENSE
V
OUT
=
X I
CHARGE
R
1
V
OUT
R
3
10 MW
图 36. 高侧电流感应
8.2.3.1 设计要求
轨至轨共模输入范围和极低静态电流使 TLV521 成为高侧和低侧电池电流感应 应用的绝佳选择。图 36 中的高侧电
流感应电路通常用于电池充电器，以监测充电电流，从而防止过充。该设计以与电池串联的方式连接感应电阻器
RSENSE。
8.2.3.2 详细设计流程
电路的理论输出电压为：VOUT = [ RSENSE × R3)/R1 ] × ICHARGE。不过实际上，因为晶体管的电流增益 β 有限，所以
流经 R3 的电流将不会是 ICHARGE，而是 α × ICHARGE 或 β/( β+1) × ICHARGE。达林顿对可用于提高测量电路的 β 值和
性能。
使用图 36 中显示的组件会导致 VOUT ≈ 4000Ω × ICHARGE。这非常适合将 1mA 的 ICHARGE 放大到接近 ADC 的满标
量程（当 VREF 为 4.1V 时）。电阻器 R2 可用于放大器的同相输入端，与 R1 的值相同，可最大程度地减少失调电
压。
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典型 应用 (接下页)
按图 36 选择值会将流经电路的 R1 – Q1 – R3 桥臂的电流限制在 1µA 以下，这与 TLV521 电源电流的流经顺序相
同。增加电阻器 R1 、R2 和 R3 的值会减小测量电路电源电流并延长电池寿命。
降低 RSENSE 会最大程度地减少电阻容差导致的误差，但是这还会降低 VSENSE = ICHARGE × RSENSE，而放大器失调
电压反过来会对电路总误差造成更大影响。使用图 36 中显示的组件，测量电路电源电流可保持在 1.5µA 以下并且
测量范围在 100µA 至 1mA 之间。
8.2.3.3 应用曲线
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
ICHARGE (mA)
C001
图 37. 计算出的高侧电流感应电路输出
9 电源相关建议
TLV521 的额定工作电压范围是 1.7V 至 5.5V（±0.85V 至 ±2.275V），温度范围是 –40°C 至 +125°C。典型特性中
提供的参数可能会随工作电压或温度的不同而出现显著变化。
CAUTION
电源电压超过 6V 可能会对器件造成永久损坏。
对于高频开关电源以及其他 kHz 级别及以上的噪声源，低带宽纳瓦级功率器件并没有良好的高频（大于 1kHz）交
流 PSRR 抑制功能，因此，如果预计电源线路中会出现 kHz 范围内的噪声，则建议使用额外的电源滤波。
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10 布局
10.1 布局准则
为使器件表现出最佳工作性能，需采用效果较好的印刷电路板 (PCB) 布局规范，包括：
•
•
•
噪声可以通过整个电路的电源引脚和运算放大器本身传入模拟电路。旁路电容为局部模拟电路提供低阻抗电
源，用于降低耦合噪声。
在每个电源引脚和接地端之间连接低 ESR 0.1µF 陶瓷旁路电容器，放置位置尽量靠近器件。一个从 V+ 到接地
的单一旁路电容器适用于单电源 应用。
将电路中的模拟部分和数字部分单独接地是最为简单有效的噪声抑制方法。多层 PCB 中通常将一层或多层专门
作为接地层。接地层有助于散热和降低电磁干扰 (EMI) 噪声拾取。确保对数字接地和模拟接地进行物理隔离，
同时应注意接地电流。有关更多详细信息，请参见电路板布局技巧，SLOA089。
•
•
为了减少寄生耦合，请让输入走线尽可能远离电源或输出走线。如果这些走线不能保持分离状态，最好让敏感
走线与有噪声的走线垂直相交，而不是平行相交。
外部组件的位置应尽量靠近器件。如布局示例所示，使 RF 和 RG 电缆接近反相输入可最大限度地减小寄生电
容。
•
•
尽可能缩短输入走线。切记：输入走线是电路中最敏感的部分。
考虑在关键走线周围设定驱动型低阻抗保护环。这样可显著减少附近走线在不同电势下产生的泄漏电流。
10.2 布局示例
图 38. 同相布局示例
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11 器件和文档支持
11.1 器件支持
11.1.1 开发支持
《TLV521 PSPICE 模型》，SNOM024
TINA-TI 基于 SPICE 的模拟仿真程序，http://www.ti.com.cn/tool/cn/tina-ti
TI Filterpro 软件，http://www.ti.com.cn/tool/cn/filterpro
DIP 适配器评估模块，http://www.ti.com.cn/tool/cn/dip-adapter-evm
TI 通用运行放大器评估模块，http://www.ti.com.cn/tool/cn/opampevm
《适用于采用 SC70 封装的 5 引脚（引脚朝上）放大器的评估板》，SNOA487。
《LMH730268 评估板手册》551012922-001
11.2 文档支持
11.2.1 相关文档
相关文档如下：
•
•
•
•
•
•
•
《反馈曲线图定义运算放大器交流性能》，SBOA015 (AB-028)
《电路板布局布线技巧》，SLOA089
《面向大众的运算放大器》，SLOD006。
AN-1698《强化 EMI 保护的运算放大器规范》,SNOA497
《运算放大器的 EMI 抑制比》,SBOA128
《采用隔离电阻的电容式负载驱动器解决方案》，TIPD128
《运算放大器应用 手册》，SBOA092
11.3 社区资源
下列链接提供到 TI 社区资源的连接。链接的内容由各个分销商“按照原样”提供。这些内容并不构成 TI 技术规范，
并且不一定反映 TI 的观点；请参阅 TI 的 《使用条款》。
TI E2E™ 在线社区 TI 的工程师对工程师 (E2E) 社区。此社区的创建目的在于促进工程师之间的协作。在
e2e.ti.com 中，您可以咨询问题、分享知识、拓展思路并与同行工程师一道帮助解决问题。
设计支持
TI 参考设计支持 可帮助您快速查找有帮助的 E2E 论坛、设计支持工具以及技术支持的联系信息。
11.4 商标
E2E is a trademark of Texas Instruments.
All other trademarks are the property of their respective owners.
11.5 静电放电警告
ESD 可能会损坏该集成电路。德州仪器 (TI) 建议通过适当的预防措施处理所有集成电路。如果不遵守正确的处理措施和安装程序 , 可
能会损坏集成电路。
ESD 的损坏小至导致微小的性能降级 , 大至整个器件故障。 精密的集成电路可能更容易受到损坏 , 这是因为非常细微的参数更改都可
能会导致器件与其发布的规格不相符。
11.6 Glossary
SLYZ022 — TI Glossary.
This glossary lists and explains terms, acronyms, and definitions.
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12 机械、封装和可订购信息
以下页面包括机械、封装和可订购信息。这些信息是指定器件的最新可用数据。这些数据发生变化时，我们可能不
会另行通知或修订此文档。如欲获取此产品说明书的浏览器版本，请参阅左侧的导航栏。
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PACKAGE OPTION ADDENDUM
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PACKAGING INFORMATION
Orderable Device
Status Package Type Package Pins Package
Eco Plan
Lead finish/
Ball material
MSL Peak Temp
Op Temp (°C)
Device Marking
Samples
Drawing
Qty
(1)
(2)
(3)
(4/5)
(6)
TLV521DCKR
TLV521DCKT
ACTIVE
ACTIVE
SC70
SC70
DCK
DCK
5
5
3000 RoHS & Green
250 RoHS & Green
SN
Level-1-260C-UNLIM
Level-1-260C-UNLIM
-40 to 125
-40 to 125
14F
14F
SN
(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.
(2) RoHS: TI defines "RoHS" to mean semiconductor products that are compliant with the current EU RoHS requirements for all 10 RoHS substances, including the requirement that RoHS substance
do not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, "RoHS" products are suitable for use in specified lead-free processes. TI may
reference these types of products as "Pb-Free".
RoHS Exempt: TI defines "RoHS Exempt" to mean products that contain lead but are compliant with EU RoHS pursuant to a specific EU RoHS exemption.
Green: TI defines "Green" to mean the content of Chlorine (Cl) and Bromine (Br) based flame retardants meet JS709B low halogen requirements of <=1000ppm threshold. Antimony trioxide based
flame retardants must also meet the <=1000ppm threshold requirement.
(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.
(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.
(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.
(6)
Lead finish/Ball material - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead finish/Ball material values may wrap to two
lines if the finish value exceeds the maximum column width.
Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.
In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.
Addendum-Page 1
PACKAGE OPTION ADDENDUM
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Addendum-Page 2
PACKAGE OUTLINE
DCK0005A
SOT - 1.1 max height
S
C
A
L
E
5
.
6
0
0
SMALL OUTLINE TRANSISTOR
C
2.4
1.8
0.1 C
1.4
1.1
B
1.1 MAX
A
PIN 1
INDEX AREA
1
2
5
NOTE 4
(0.15)
(0.1)
2X 0.65
1.3
2.15
1.85
1.3
4
3
0.33
5X
0.23
0.1
0.0
(0.9)
TYP
0.1
C A B
0.15
0.22
0.08
GAGE PLANE
TYP
0.46
0.26
8
0
TYP
TYP
SEATING PLANE
4214834/C 03/2023
NOTES:
1. All linear dimensions are in millimeters. Any dimensions in parenthesis are for reference only. Dimensioning and tolerancing
per ASME Y14.5M.
2. This drawing is subject to change without notice.
3. Refernce JEDEC MO-203.
4. Support pin may differ or may not be present.
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EXAMPLE BOARD LAYOUT
DCK0005A
SOT - 1.1 max height
SMALL OUTLINE TRANSISTOR
PKG
5X (0.95)
1
5
5X (0.4)
SYMM
(1.3)
2
3
2X (0.65)
4
(R0.05) TYP
(2.2)
LAND PATTERN EXAMPLE
EXPOSED METAL SHOWN
SCALE:18X
SOLDER MASK
OPENING
SOLDER MASK
OPENING
METAL UNDER
SOLDER MASK
METAL
EXPOSED METAL
EXPOSED METAL
0.07 MIN
ARROUND
0.07 MAX
ARROUND
NON SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK
DEFINED
(PREFERRED)
SOLDER MASK DETAILS
4214834/C 03/2023
NOTES: (continued)
4. Publication IPC-7351 may have alternate designs.
5. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
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EXAMPLE STENCIL DESIGN
DCK0005A
SOT - 1.1 max height
SMALL OUTLINE TRANSISTOR
PKG
5X (0.95)
1
5
5X (0.4)
SYMM
(1.3)
2
3
2X(0.65)
4
(R0.05) TYP
(2.2)
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.125 THICK STENCIL
SCALE:18X
4214834/C 03/2023
NOTES: (continued)
6. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
7. Board assembly site may have different recommendations for stencil design.
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相关型号：
TLV521DCKT
Single, 5.5-V, 6-kHz, ultra-low quiescent current (350-nA), RRIO operational amplifier | DCK | 5 | -40 to 125
TI
TLV522DGKR
Dual, 5.5-V, 8-kHz, ultra-low quiescent current (500-nA), RRIO operational amplifier | DGK | 8 | -40 to 125
TI
TLV522DGKT
Dual, 5.5-V, 8-kHz, ultra-low quiescent current (500-nA), RRIO operational amplifier | DGK | 8 | -40 to 125
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