LF353N Amplificateur Opérationnel JFET Dual: Fiche Technique, Pinout et Guide de Circuit

Le LF353N est un amplificateur opérationnel à double entrée JFET de Texas Instruments. Cet article explique le LF353N de manière pratique, en partant de sa fonction de base et de sa configuration de broches jusqu'à ses spécifications techniques, sa structure schématique, ses circuits d'application, ses avantages, ses limitations et ses options de remplacement. Il aide également à comprendre quand le LF353N est un bon choix, quand un amplificateur opérationnel plus récent peut être meilleur, et quels détails doivent être vérifiés avant d'utiliser ou d'acheter ce composant.

Catalogue

Notions de base sur le LF353N

Le LF353N de Texas Instruments est un circuit intégré amplificateur opérationnel à double entrée JFET. Il contient deux amplificateurs opérationnels indépendants dans un même boîtier et est conçu pour l'amplification et le traitement de signaux analogiques. Texas Instruments répertorie LF353N/NOPB comme une version PDIP à 8 broches de l'amplificateur opérationnel à double entrée JFET LF353-N, classée pour 36 V, 4 MHz, 13 V/µs.

Le “LF353” fait référence à la série d'amplificateurs opérationnels, tandis que le suffixe “N” indique généralement la version en boîtier DIP ou PDIP à travers le trou. Son étage d'entrée JFET offre une haute impédance d'entrée et un faible courant de polarisation d'entrée, ce qui contribue à réduire la charge sur la source de signal. Cela rend le LF353N utile dans les conceptions analogiques nécessitant un comportement d'entrée stable et une amplification de signal à vitesse modérée.

Bien que le LF353N soit un dispositif plus ancien, il reste un modèle d'amplificateur opérationnel dual reconnu de Texas Instruments. Si vous êtes intéressé par l'achat du LF353N, n'hésitez pas à nous contacter pour connaître les prix et la disponibilité.

Caractéristiques du LF353N

• Tension de décalage réglée en interne: 10 mV - Le LF353N dispose d'un réglage de décalage interne pour réduire l'erreur de tension indésirable entre les terminaux d'entrée.

• Faible courant de polarisation d'entrée: 50 pA - L'étage d'entrée tire très peu de courant, ce qui aide à réduire la charge sur les sources de signal à haute impédance.

• Faible tension de bruit d'entrée: 25 nV/√Hz - Cela aide l'amplificateur opérationnel à maintenir une amplification de signal plus propre avec moins de bruit de tension indésirable.

• Faible courant de bruit d'entrée: 0.01 pA/√Hz - Le faible courant de bruit rend le LF353N utile dans les circuits où le bruit de courant d'entrée doit être minimisé.

• Large bande passante: 4 MHz - La bande passante de 4 MHz permet à l'amplificateur opérationnel de traiter des signaux analogiques à fréquence modérée.

• Taux de montée élevé: 13 V/µs - La sortie peut réagir rapidement aux changements de signal rapides, réduisant la distorsion dans les formes d'onde changeantes.

• Faible courant d'alimentation: 3.6 mA - Le dispositif fonctionne avec une consommation de courant relativement faible pour un amplificateur opérationnel à double entrée JFET.

• Haute impédance d'entrée : 10¹² Ω - La haute impédance d'entrée empêche l'amplificateur opérationnel de charger fortement la source du signal d'entrée.

• Faible distorsion harmonique totale : ≤0,02% - Le LF353N peut amplifier des signaux avec une faible distorsion de forme d'onde dans de bonnes conditions de fonctionnement.

• Faible fréquence de bruit 1/f : 50 Hz - Le bruit aux basses fréquences devient moins dominant au-dessus de ce point, améliorant la stabilité du signal.

• Temps de stabilisation rapide à 0,01 % : 2 µs - La sortie atteint rapidement sa valeur finale après un changement de signal, ce qui aide dans les circuits de réponse analogique plus rapides.

Fonctions des broches LF353N

Broche n°	Nom de la broche	Fonction
1	Sortie A	Terminal de sortie de l'amplificateur opérationnel A
2	Entrée inversée A	Entrée inversée de l'amplificateur opérationnel A. Le signal appliqué ici est amplifié avec une polarité opposée.
3	Entrée non inversée A	Entrée non inversée de l'amplificateur opérationnel A. Le signal appliqué ici est amplifié avec la même polarité.
4	V−	Terminal d'alimentation négative
5	Entrée non inversée B	Entrée non inversée de l'amplificateur opérationnel B
6	Entrée inversée B	Entrée inversée de l'amplificateur opérationnel B
7	Sortie B	Terminal de sortie de l'amplificateur opérationnel B
8	V+	Terminal d'alimentation positive

Spécifications techniques

Spécification	Valeur du LF353N	Conditions
Type de dispositif	Amplificateur opérationnel à double entrée JFET	Deux amplificateurs opérationnels dans un seul CI
Boîtier	Boîtier PDIP / P à 8 broches	Liste du boîtier LF353N/NOPB
Température de fonctionnement	0 °C à +70 °C	Qualité commerciale
Tension d'alimentation maximale	±18 V	Évaluation maximale absolue
Alimentation de fonctionnement typique utilisée pour les spécifications	±15 V	Condition de test de la fiche technique principale
Note de la tension d'alimentation normale minimale	±6 V	Une alimentation inférieure peut réduire la bande passante et le taux de montée
Tension décalée d'entrée	5 mV typ, 10 mV max	RS = 10 kΩ, TA = 25 °C
Dérive de la tension décalée	10 µV/°C typ	Coefficient de température moyen
Courant de polarisation d'entrée	50 pA typ, 200 pA max	TJ = 25 °C
Courant décalé d'entrée	25 pA typ, 100 pA max	TJ = 25 °C
Résistance d'entrée	10¹² Ω typ	Étape d'entrée JFET
Gain en tension à grand signal	25 V/mV min, 100 V/mV typ	VS = ±15 V, RL = 2 kΩ
Plage de balancement de tension de sortie	±12 V min, ±13,5 V typ	VS = ±15 V, RL = 10 kΩ
Plage de mode commun d'entrée	-12 V à +15 V	VS = ±15 V
Taux de rejet en mode commun	70 dB min, 100 dB typ	RS ≤ 10 kΩ
Taux de rejet de l'alimentation	70 dB min, 100 dB typ	VS = ±6 V à ±15 V
Courant d'alimentation	3,6 mA typ, 6,5 mA max	Courant total du dispositif
Taux de montée	8 V/µs min, 13 V/µs typ	VS = ±15 V, TA = 25 °C
Produit de bande passante de gain	2,7 MHz min, 4 MHz typ	VS = ±15 V, TA = 25 °C
Tension de bruit d'entrée	16 nV/√Hz typ	f = 1 kHz, RS = 100 Ω
Courant de bruit d'entrée	0,01 pA/√Hz typ	f = 1 kHz
Distorsion harmonique totale	<0.02%	AV = +10, RL = 10 kΩ
Tolerance ESD	1000 V	Modèle de corps humain
Température de stockage	-65 °C à +150 °C	Évaluation maximale absolue
Température de jonction maximale	150 °C	Évaluation maximale absolue

Diagramme schématique LF353N

Le diagramme schématique du LF353N montre la structure interne au niveau des transistors d'une section d'amplificateur opérationnel à l'intérieur du CI. Étant donné que le LF353N est un amplificateur opérationnel double, la puce complète contient deux circuits amplificateurs similaires. Le diagramme aide à expliquer comment le CI reçoit un petit signal d'entrée, augmente son niveau de tension et entraîne la sortie.

Le côté gauche est l'étape d'entrée JFET. J1 et J2 forment la paire différentielle d'entrée, qui reçoit les signaux d'entrée inversé et non inversé. Ce design d'entrée JFET donne au LF353N une haute impédance d'entrée et un courant de polarisation d'entrée très faible, de sorte que les broches d'entrée tirent très peu de courant de la source de signal.

La partie centrale est l'étage de gain et de polarisation. Les transistors, résistances, diodes et sources de courant contrôlent le courant de fonctionnement interne et fournissent un bon niveau d'amplification de la tension. Le petit condensateur de compensation aide à maintenir l'op-amp stable et réduit le risque d'oscillation indésirable.

Le côté droit est l'étage de sortie. Il utilise un arrangement de transistors push-pull pour piloter la broche de sortie. Cet étage permet à l'op-amp de délivrer un signal amplifié à la charge tout en contrôlant le courant de sortie et en améliorant la stabilité.

Circuit d'application du LF353N

Contrôle de tonalité actif à trois bandes

Ce circuit LF353N est un contrôle de tonalité actif à trois bandes utilisé pour ajuster les niveaux de graves, de médiums et d’aigus. Une moitié du LF353N fonctionne comme un tampon d'entrée, tandis que l'autre moitié fonctionne comme amplificateur de sortie actif. Le tampon d'entrée aide à empêcher la source de signal d'être chargée et envoie un signal stable au réseau de contrôle de tonalité.

Les réseaux de résistances, de condensateurs et de potentiomètres divisent le signal en différentes plages de fréquence. Les contrôles de graves, de médiums et d’aigus permettent à chaque bande de fréquence d'être amplifiée ou réduite. Comme le LF353N a des entrées JFET, une haute impédance d'entrée et un bon taux de montée, il peut gérer l'ajustement du signal audio avec une faible charge de signal et une réponse stable.

Amplificateur instrumentation à CMRR amélioré

Ce circuit montre le LF353N utilisé dans un design d'amplificateur d'instrumentation avec un rapport de rejet de mode commun, ou CMRR, amélioré. Les deux premiers étages d'op-amp reçoivent les signaux d'entrée et fournissent une haute impédance d'entrée. Cela permet au circuit de mesurer de petits signaux différentiels sans affecter fortement la source de signal.

L'étage amplificateur suivant soustrait les deux signaux d'entrée et rejette le bruit commun qui apparaît sur les deux entrées. Les résistances appariées sont importantes car l'exactitude des résistances affecte directement la performance du CMRR. Ce type de circuit est utile lorsque l'objectif est d'amplifier une petite différence de tension tout en réduisant les interférences de mode commun indésirables.

Convertisseur Ohms en Volts

Ce circuit LF353N convertit la résistance en une tension de sortie proportionnelle. La résistance inconnue, marquée comme RX, est connectée à la section d'entrée, tandis que le réseau de plages de résistance sélectionne l'échelle de mesure. Le circuit utilise les op-amps LF353N pour conditionner le signal et produire une tension de sortie en rapport avec la résistance mesurée.

La partie inférieure du circuit utilise une section de référence de courant pour aider à créer un courant de mesure stable. À mesure que la valeur de RX change, la tension développée dans le circuit change également. Le LF353N amplifie ensuite et tamponne ce signal afin que la sortie puisse représenter la résistance sous forme d'une valeur de tension lisible.

Avantages et limitations du LF353N

Avantages

Le LF353N dispose d'un étage d'entrée JFET, ce qui lui confère une très haute impédance d'entrée et un courant de polarisation d'entrée très faible. Cela aide à réduire la charge sur le signal, surtout lorsqu'on travaille avec des sources de signal à haute impédance. Il contient également deux op-amps indépendants dans un seul circuit intégré, ce qui permet d'économiser de l'espace sur la carte et de réduire le nombre de composants par rapport à l'utilisation de deux appareils op-amp simples séparés.

Un autre avantage du LF353N est sa vaste capacité de tension d'alimentation. Il peut fonctionner avec des alimentations doubles telles que ±15 V, ce qui le rend adapté à de nombreux designs de circuits analogiques traditionnels. Il a aussi un taux de montée utile et une largeur de bande de gain pour le traitement des signaux analogiques en général. Son boîtier DIP à 8 broches est facile à manipuler, tester, remplacer et monter sur des cartes de circuits traversants.

Limitations

Le LF353N est un ancien design d'op-amp, donc il peut ne pas répondre aux besoins des circuits modernes à basse tension. Ce n'est pas un op-amp rail-à-rail, ce qui signifie que sa plage de tensions d'entrée et de sortie ne peut pas atteindre complètement les rails d'alimentation. Cela peut être un problème dans des circuits à alimentation unique ou des systèmes alimentés par de faibles tensions telles que 3,3 V ou 5 V.

Une autre limitation est que le LF353N peut avoir une tension de décalage plus élevée, plus de bruit ou une précision inférieure par rapport aux modèles d'op-amp plus récents. Certaines versions peuvent également avoir une disponibilité limitée, car certains numéros de pièces de fabricants sont obsolètes ou plus difficiles à se procurer. Avant de l'utiliser comme choix de conception nouveau ou de remplacement, il convient de vérifier soigneusement la tension d'alimentation, le boîtier, le brochage et les caractéristiques électriques.

LF353N vs TL072 vs TL082

Comparaison Point	LF353N	TL072	TL082 / TL082N
Type de dispositif	Amplificateur opérationnel double	Amplificateur opérationnel double	Amplificateur opérationnel double
Type d'entrée	Entrée JFET	Famille d'entrée FET / JFET	Entrée JFET
Nombre de canaux	2	2	2
Boîtier commun	DIP à 8 broches pour le LF353N	Options DIP à 8 broches, SOIC, SOP, TSSOP	Options PDIP à 8 broches et SOIC
Tension d'alimentation totale maximum	36 V	30 V	30 V
Tension d'alimentation totale minimum	10 V	7 V	10 V
Alimentation double typique	±15 V	±15 V ou moins pris en charge en fonction du design	±15 V
Produit de bande passante de gain	4 MHz typ	3 MHz typ	4 MHz typ
Taux de montée	13 V/µs typ	13 V/µs typ	13 V/µs typ
Tension de décalage d'entrée	10 mV max	6 mV max	15 mV max
Courant de polarisation d'entrée	50 pA typ, 200 pA max	200 pA max	50 pA typ, 400 pA max
Tension de bruit d'entrée	16 nV/√Hz typ à 1 kHz dans le tableau des produits TI; la liste des fonctionnalités peut montrer 25 nV/√Hz	37 nV/√Hz typ à 1 kHz dans le tableau des produits TI	25 nV/√Hz typ à 1 kHz dans le tableau des produits TI; la liste des fonctionnalités peut montrer 16 nV/√Hz
Courant de bruit d'entrée	0.01 pA/√Hz typ	Type faible, entrée FET	0.01 pA/√Hz typ
Courant de repos	1.8 mA par canal typ	1.4 mA par canal typ	1.75 mA par canal typ
CMRR	100 dB typ	100 dB typ	100 dB typ
Courant de sortie	20 mA typ	10 mA typ	17 mA typ
Comportement en mode commun d'entrée	La plage d'entrée inclut le côté V+ selon le résumé TI	La plage d'entrée inclut le côté V+ selon le résumé TI	La plage d'entrée inclut le côté V+ selon le résumé TI
Sortie rail-à-rail	Non	Non	Non
Température de fonctionnement	0°C à 70°C	-40°C à 85°C pour la page produit TI TL072	0°C à 70°C
Dérive de décalage	10 µV/°C typ	18 µV/°C typ	10 µV/°C typ
Distorsion harmonique totale	≤0.02% listé pour LF353-N	0.003% typ listé pour la famille TL07x	≤0.02% listé pour TL082-N
Compatibilité des broches	Brochage d'op-amp double à 8 broches	Généralement compatible avec la disposition standard d'op-amp double à 8 broches	Généralement compatible avec la disposition standard d'op-amp double à 8 broches
Principal avantage	Plage d'alimentation plus élevée de 36 V et bonne impédance d'entrée JFET	Tension de décalage plus basse et plage de température de fonctionnement plus large dans la version du catalogue TI	Vitesse similaire à LF353N avec une bande passante de 4 MHz

Options équivalentes LF353N

• LF353

• TL072

• TL072H

• TL082

• TL082-N

• TL082H

• LF412-N

• TLE2072

• OPA2156

Dimensions mécaniques LF353N

Problèmes courants lors de l'utilisation de LF353N

Un problème courant avec le LF353N est son utilisation avec le tension d'alimentation wrong. Cet op-amp est souvent utilisé avec des alimentations doubles telles que ±12 V ou ±15 V. S'il est utilisé dans un circuit à alimentation unique de basse tension, la plage de signal d'entrée et de sortie peut devenir limitée, provoquant une coupe ou un fonctionnement incorrect.

Un autre problème est d'attendre une performance rail-à-rail. Le LF353N ne peut pas balancer son entrée ou sa sortie complètement jusqu'aux rails d'alimentation. Cela signifie que la tension de sortie s'arrêtera avant d'atteindre la tension d'alimentation positive ou négative, ce qui peut poser problème dans les circuits qui nécessitent la plage de signal complète.

Les erreurs de bruit et de décalage peuvent également apparaître dans les circuits sensibles. Bien que le LF353N ait des entrées JFET et un faible courant de polarisation d'entrée, il n'est pas aussi précis que de nombreux op-amps modernes. Dans les circuits de haute précision, la tension de décalage d'entrée, la dérive de température et le bruit doivent être vérifiés soigneusement.

L'oscillation peut se produire si la disposition du circuit, le réseau de rétroaction ou le découplage de l'alimentation sont mal faits. De petits condensateurs de découplage devraient être placés près des broches d'alimentation pour améliorer la stabilité. De plus, lors du remplacement d'un autre op-amp par le LF353N, le brochage, la plage d'alimentation, la bande passante et les limites d'entrée/sortie doivent d'abord être vérifiés.

Fabricant

Texas Instruments a une forte capacité de fabrication pour le LF353N car il s'agit d'un fabricant de semi-conducteurs analogiques établi qui conçoit, fabrique, teste et vend des produits de traitement analogiques et embarqués. TI répertorie LF353N/NOPB comme une pièce de production active dans un emballage PDIP à 8 broches, sous la famille d'op-amps à double entrée JFET LF353-N. TI prend également en charge ses produits grâce à des opérations de fabrication mondiales, y compris des usines de wafers, des usines d'assemblage et de test, des installations de test et de sonde, et des centres de distribution. Cela donne à TI un meilleur contrôle sur la qualité de production, l'emballage, les tests et la continuité de l'approvisionnement.

Questions fréquemment posées [FAQ]

1. Pourquoi le LF353N est-il meilleur qu'un amplificateur opérationnel à entrée bipolaire pour les signaux à haute impédance?

Le LF353N utilise une étape d'entrée JFET, donc il consomme très peu de courant d'entrée. Cela aide à prévenir le chargement du signal lorsque la source a une haute impédance.

2. Le LF353N peut-il fonctionner correctement dans un circuit à alimentation unique de 5V?

En général, ce n'est pas le meilleur choix. Le LF353N n'est pas rail-à-rail, donc son plage de tension d'entrée et de sortie est limitée à faibles tensions d'alimentation.

3. Pourquoi le LF353N utilise-t-il couramment des alimentations de ±12V ou ±15V?

Ces niveaux d'alimentation donnent à l'amplificateur opérationnel suffisamment de marge de tension pour une plage d'entrée stable, une variation de sortie, une bande passante et des performances de taux de montée.

4. Qu'est-ce qui rend le LF353N adapté aux circuits de contrôle de tonalité?

Son impédance d'entrée élevée, sa structure d'amplificateur opérationnel double et son taux de montée utile lui permettent de bufferiser et de traiter des signaux audio à fréquence avec un faible chargement.

5. Pourquoi l'appariement des résistances est-il important dans les circuits amplificateurs de instrumentation LF353N?

Un mauvais appariement des résistances réduit le rejet de mode commun. Cela signifie que le circuit peut amplifier le bruit indésirable en plus du signal différentiel souhaité.

6. Le TL072 ou TL082 peut-il remplacer directement le LF353N?

Ils peuvent fonctionner dans certains circuits car ils sont également des amplificateurs opérationnels à entrée JFET/FET double, mais la tension d'alimentation, le décalage, le bruit, la bande passante, l'emballage et l'assignation des broches doivent d'abord être vérifiés.

7. Que signifie la bande passante de gain de 4 MHz du LF353N dans une utilisation réelle?

Cela signifie que l'amplificateur opérationnel peut traiter des signaux analogiques à fréquence modérée, mais le gain disponible diminue à mesure que la fréquence du signal augmente.