LF353N Dual JFET Op-Amp: Hoja de datos, pinout y guía de circuitos

El LF353N es un amplificador operacional dual de entrada JFET de Texas Instruments. Este artículo explica el LF353N de manera práctica, comenzando desde su función básica y configuración de pines hasta sus especificaciones técnicas, estructura esquemática, circuitos de aplicación, ventajas, limitaciones y opciones de reemplazo. También te ayuda a entender cuándo el LF353N es una buena elección, cuándo un amplificador operacional más nuevo puede ser mejor y qué detalles deben verificarse antes de usar o comprar este componente.

Catálogo

Básicos del LF353N

El LF353N de Texas Instruments es un circuito integrado amplificador operacional de entrada JFET dual. Contiene dos amplificadores operacionales independientes en un solo paquete y está diseñado para la amplificación y procesamiento de señales analógicas. Texas Instruments lista el LF353N/NOPB como una versión PDIP de 8 pines del amplificador operacional LF353-N de entrada JFET dual, clasificado como un amplificador operacional de 36 V, 4 MHz, 13 V/µs.

El “LF353” se refiere a la serie del amplificador operacional, mientras que el sufijo “N” comúnmente indica la versión de paquete de orificio de pasante DIP o PDIP. Su etapa de entrada JFET proporciona alta impedancia de entrada y baja corriente de polarización de entrada, lo que ayuda a reducir la carga sobre la fuente de señal. Esto hace que el LF353N sea útil en diseños analógicos que necesitan un comportamiento de entrada estable y amplificación de señales de velocidad moderada.

Aunque el LF353N es un dispositivo más antiguo, sigue siendo un modelo dual de amplificador operacional de Texas Instruments reconocido. Si estás interesado en comprar el LF353N, no dudes en contactarnos para obtener precios y disponibilidad.

Características del LF353N

• Voltaje de offset ajustado internamente: 10 mV - El LF353N tiene un ajuste interno de offset para reducir el error de voltaje no deseado entre los terminales de entrada.

• Baja corriente de polarización de entrada: 50 pA - La etapa de entrada consume muy poca corriente, lo que ayuda a reducir la carga en fuentes de señal de alta impedancia.

• Bajo voltaje de ruido de entrada: 25 nV/√Hz - Esto ayuda al amplificador operacional a mantener una amplificación de señal más limpia con menos ruido de voltaje no deseado.

• Baja corriente de ruido de entrada: 0.01 pA/√Hz - La baja corriente de ruido hace que el LF353N sea útil en circuitos donde se debe minimizar el ruido de corriente de entrada.

• Amplia banda de ganancia: 4 MHz - La banda de 4 MHz permite que el amplificador operacional maneje señales analógicas de frecuencia moderada.

• Alta tasa de cambio: 13 V/µs - La salida puede responder rápidamente a cambios de señal rápidos, reduciendo la distorsión en formas de onda cambiantes.

• Bajo consumo de corriente: 3.6 mA - El dispositivo opera con un consumo de corriente relativamente bajo para un amplificador operacional de entrada JFET dual.

• Alta impedancia de entrada: 10¹² Ω - La alta impedancia de entrada evita que el amplificador operacional cargue en gran medida la fuente de señal de entrada.

• Baja distorsión armónica total: ≤0.02% - El LF353N puede amplificar señales con baja distorsión de forma de onda bajo condiciones de operación adecuadas.

• Bajo ruido de esquina 1/f: 50 Hz - El ruido de baja frecuencia se vuelve menos dominante por encima de este punto, mejorando la estabilidad de la señal.

• Tiempo de establecimiento rápido a 0.01%: 2 µs - La salida alcanza rápidamente su valor final después de un cambio de señal, lo que ayuda en circuitos de respuesta analógica más rápidos.

Funciones del pinout del LF353N

Pin No.	Nombre del pin	Función
1	Salida A	Terminal de salida del amplificador operacional A
2	Entrada inversora A	Entrada inversora del amplificador operacional A. La señal aplicada aquí se amplifica con polaridad opuesta.
3	Entrada no inversora A	Entrada no inversora del amplificador operacional A. La señal aplicada aquí se amplifica con la misma polaridad.
4	V−	Terminal de suministro de energía negativa
5	Entrada no inversora B	Entrada no inversora del amplificador operacional B
6	Entrada inversora B	Entrada inversora del amplificador operacional B
7	Salida B	Terminal de salida del amplificador operacional B
8	V+	Terminal de suministro de energía positiva

Especificaciones técnicas

Especificación	Valor del LF353N	Condiciones
Tipo de dispositivo	Amplificador operacional de entrada JFET dual	Dos amplificadores operacionales en un IC
Paquete	Paquete PDIP / P de 8 pines	Listado del paquete LF353N/NOPB
Temperatura de operación	0°C a +70°C	Grado comercial
Voltaje de suministro máximo	±18 V	Calificación máxima absoluta
Voltaje de suministro de operación típico utilizado para especificaciones	±15 V	Condición de prueba de la hoja de datos principal
Nota de suministro dual mínimo norma	±6 V	Un suministro más bajo puede reducir el ancho de banda y la tasa de cambio
Voltaje de offset de entrada	5 mV típico, 10 mV máximo	RS = 10 kΩ, TA = 25°C
Deriva del voltaje de offset	10 µV/°C típico	Coeficiente de temperatura promedio
Corriente de polarización de entrada	50 pA típico, 200 pA máximo	TJ = 25°C
Corriente de offset de entrada	25 pA típico, 100 pA máximo	TJ = 25°C
Resistencia de entrada	10¹² Ω típico	Etapa de entrada JFET
Ganancia de voltaje de gran señal	25 V/mV mínimo, 100 V/mV típico	VS = ±15 V, RL = 2 kΩ
Oscilación de voltaje de salida	±12 V mínimo, ±13.5 V típico	VS = ±15 V, RL = 10 kΩ
Rango de modo común de entrada	-12 V a +15 V	VS = ±15 V
Relación de rechazo de modo común	70 dB mínimo, 100 dB típico	RS ≤ 10 kΩ
Relación de rechazo de suministro de energía	70 dB mínimo, 100 dB típico	VS = ±6 V a ±15 V
Corriente de suministro	3.6 mA típico, 6.5 mA máximo	Corriente total del dispositivo
Tasa de cambio	8 V/µs mínimo, 13 V/µs típico	VS = ±15 V, TA = 25°C
Producto de ganancia y ancho de banda	2.7 MHz mínimo, 4 MHz típico	VS = ±15 V, TA = 25°C
Voltaje de ruido de entrada	16 nV/√Hz típico	f = 1 kHz, RS = 100 Ω
Corriente de ruido de entrada	0.01 pA/√Hz típico	f = 1 kHz
Distorsión armónica total	<0.02%	AV = +10, RL = 10 kΩ
Tolerancia ESD	1000 V	Modelo de cuerpo humano
Temperatura de almacenamiento	-65°C a +150°C	Calificación máxima absoluta
Temperatura máxima de unión	150°C	Calificación máxima absoluta

Diagrama esquemático del LF353N

El diagrama esquemático del LF353N muestra la estructura interna a nivel de transistor de una sección del amplificador operacional dentro del IC. Dado que el LF353N es un amplificador operacional dual, el chip completo contiene dos circuitos amplificadores similares. El diagrama ayuda a explicar cómo el IC recibe una pequeña señal de entrada, aumenta su nivel de voltaje y activa la salida.

El lado izquierdo es la etapa de entrada JFET. J1 y J2 forman el par diferencial de entrada, que recibe las señales de entrada inversora y no inversora. Este diseño de entrada JFET le da al LF353N una alta impedancia de entrada y una corriente de polarización de entrada muy baja, por lo que los pines de entrada extraen muy poca corriente de la fuente de señal.

La parte media es la etapa de ganancia y biasing. Los transistores, resistencias, diodos y fuentes de corriente controlan la corriente de operación interna y proporcionan amplificación de voltaje. El pequeño condensador de compensación ayuda a mantener el op-amp estable y reduce el riesgo de oscilación no deseada.

El lado derecho es la etapa de salida. Utiliza un arreglo de transistores push-pull para impulsar el pin de salida. Esta etapa permite que el op-amp entregue una señal amplificada a la carga mientras controla la corriente de salida y mejora la estabilidad.

Circuito de Aplicación del LF353N

Control de Tono Activo de Tres Bandas

Este circuito LF353N es un control de tono activo de tres bandas utilizado para ajustar los niveles de graves, medios y agudos. Una mitad del LF353N funciona como el buffer de entrada, mientras que la otra mitad funciona como el amplificador de salida activo. El buffer de entrada ayuda a evitar que la fuente de señal se sobrecargue y envía una señal estable a la red de control de tono.

Las redes de resistencias, condensadores y potenciómetros dividen la señal en diferentes rangos de frecuencia. Los controles de graves, medios y agudos permiten que cada banda de frecuencia sea amplificada o atenuada. Debido a que el LF353N tiene entradas JFET, alta impedancia de entrada y buena tasa de cambio, puede manejar el ajuste de señal de audio con baja carga de señal y respuesta estable.

Amplificador de Instrumentación con CMRR Mejorado

Este circuito muestra el LF353N utilizado en un diseño de amplificador de instrumentación con un mejorado ratio de rechazo de modo común, o CMRR. Las dos primeras etapas del op-amp reciben las señales de entrada y proporcionan alta impedancia de entrada. Esto permite que el circuito mida señales diferenciales pequeñas sin afectar fuertemente a la fuente de señal.

La siguiente etapa de amplificación resta las dos señales de entrada y rechaza el ruido común que aparece en ambas entradas. Las resistencias emparejadas son importantes porque la precisión de la resistencia afecta directamente el rendimiento del CMRR. Este tipo de circuito es útil cuando el objetivo es amplificar una pequeña diferencia de voltaje mientras se reduce la interferencia de modo común no deseada.

Convertidor de Ohmios a Voltios

Este circuito LF353N convierte resistencia en una salida de voltaje proporcional. La resistencia desconocida, marcada como RX, está conectada a la sección de entrada, mientras que la red de rango de resistencias selecciona la escala de medición. El circuito utiliza los op-amps LF353N para condicionar la señal y producir una salida de voltaje relacionada con la resistencia medida.

La parte inferior del circuito utiliza una sección de referencia de corriente para ayudar a crear una corriente de medición estable. A medida que el valor de RX cambia, el voltaje desarrollado en el circuito también cambia. Luego, el LF353N amplifica y acopia esta señal para que la salida pueda representar la resistencia como un valor de voltaje legible.

Ventajas y Limitaciones del LF353N

Ventajas

El LF353N tiene una etapa de entrada JFET, que le da una muy alta impedancia de entrada y una muy baja corriente de polarización de entrada. Esto ayuda a reducir la carga de señal, especialmente al trabajar con fuentes de señal de alta impedancia. También contiene dos op-amps independientes en un solo CI, lo que ahorra espacio en la placa y reduce el conteo de componentes en comparación con el uso de dos dispositivos de un solo op-amp separados.

Otra ventaja del LF353N es su amplia capacidad de voltaje de suministro. Puede operar con fuentes de alimentación dobles como ±15 V, lo que lo hace adecuado para muchos diseños de circuitos analógicos tradicionales. También tiene una tasa de cambio útil y un ancho de banda de ganancia para el procesamiento general de señales analógicas. Su paquete DIP de 8 pines es fácil de manejar, probar, reemplazar y montar en placas de circuito de orificio pasante.

Limitaciones

El LF353N es un diseño de op-amp más antiguo, por lo que puede no satisfacer las necesidades de circuitos de bajo voltaje modernos. No es un op-amp de rail a rail, lo que significa que su rango de voltaje de entrada y salida no puede alcanzar completamente las rieles de suministro. Esto puede ser un problema en circuitos de suministro único o sistemas alimentados por voltajes bajos como 3.3 V o 5 V.

Otra limitación es que el LF353N puede tener un voltaje de offset más alto, más ruido o menor precisión en comparación con modelos de op-amp más nuevos. Algunas versiones también pueden tener disponibilidad limitada porque ciertos números de parte de fabricante están obsoletos o son más difíciles de conseguir. Antes de usarlo como una nueva opción de diseño o reemplazo, se deben verificar cuidadosamente el voltaje de suministro, paquete, distribución de pines y calificaciones eléctricas.

LF353N vs TL072 vs TL082

Comparación Punto	LF353N	TL072	TL082 / TL082N
Tipo de dispositivo	Amplificador operacional dual	Amplificador operacional dual	Amplificador operacional dual
Tipo de entrada	Entrada JFET	Familia de entrada FET / JFET	Entrada JFET
Número de canales	2	2	2
Paquete común	PDIP de 8 pines para LF353N	PDIP de 8 pines, opciones SOIC, SOP, TSSOP	Opciones de 8 pines PDIP y SOIC
Voltaje máximo total de alimentación	36 V	30 V	30 V
Voltaje mínimo total de alimentación	10 V	7 V	10 V
Alimentación típica dual	±15 V	±15 V o menor soportado dependiendo del diseño	±15 V
Producto de ancho de banda de ganancia	4 MHz típico	3 MHz típico	4 MHz típico
Tasa de incremento	13 V/µs típico	13 V/µs típico	13 V/µs típico
Voltaje de offset de entrada	10 mV máx	6 mV máx	15 mV máx
Corriente de polarización de entrada	50 pA típico, 200 pA máx	200 pA máx	50 pA típico, 400 pA máx
Voltaje de ruido de entrada	16 nV/√Hz típico a 1 kHz en la tabla de productos de TI; la lista de características puede mostrar 25 nV/√Hz	37 nV/√Hz típico a 1 kHz en la tabla de productos de TI	25 nV/√Hz típico a 1 kHz en la tabla de productos de TI; la lista de características puede mostrar 16 nV/√Hz
Corriente de ruido de entrada	0.01 pA/√Hz típico	Bajo, tipo FET de entrada	0.01 pA/√Hz típico
Corriente en reposo	1.8 mA por canal típico	1.4 mA por canal típico	1.75 mA por canal típico
CMRR	100 dB típico	100 dB típico	100 dB típico
Corriente de salida	20 mA típico	10 mA típico	17 mA típico
Comportamiento común-mode de entrada	El rango de entrada incluye el lado V+ según el resumen de TI	El rango de entrada incluye el lado V+ según el resumen de TI	El rango de entrada incluye el lado V+ según el resumen de TI
Salida de rail a rail	No	No	No
Temperatura de operación	0°C a 70°C	-40°C a 85°C para la página del producto TI TL072	0°C a 70°C
Deriva de offset	10 µV/°C típico	18 µV/°C típico	10 µV/°C típico
Distorsión armónica total	≤0.02% listado para LF353-N	0.003% típico listado para la familia TL07x	≤0.02% listado para TL082-N
Compatibilidad de pines	Diagrama de pines de amplificador operacional dual de 8 pines	Normalmente compatible con el diseño estándar de amplificador operacional dual de 8 pines	Normalmente compatible con el diseño estándar de amplificador operacional dual de 8 pines
Principal ventaja	Rango de alimentación más alto de 36 V y buena impedancia de entrada JFET	Voltaje de offset menor y mayor rango de temperatura de operación en la versión del catálogo de TI	Velocidad similar a LF353N con un ancho de banda de 4 MHz

Opciones equivalentes a LF353N

• LF353

• TL072

• TL072H

• TL082

• TL082-N

• TL082H

• LF412-N

• TLE2072

• OPA2156

Dimensiones mecánicas de LF353N

Problemas comunes al utilizar LF353N

Un problema común con el LF353N es usarlo con el voltaje de alimentación incorrecto. Este amplificador operacional se utiliza a menudo con fuentes de alimentación duales como ±12 V o ±15 V. Si se utiliza en un circuito de alimentación única de bajo voltaje, el rango de señal de entrada y salida puede volverse limitado, causando recortes o un funcionamiento incorrecto.

Otro problema es esperar un rendimiento de rail a rail. El LF353N no puede oscilar su entrada o salida completamente hasta los rails de alimentación. Esto significa que el voltaje de salida se detendrá antes de alcanzar el voltaje de alimentación positivo o negativo, lo que puede ser un problema en circuitos que necesitan el rango completo de la señal.

El ruido y los errores de offset también pueden aparecer en circuitos sensibles. Aunque el LF353N tiene entradas JFET y baja corriente de polarización de entrada, no es tan preciso como muchos amplificadores operacionales modernos. En circuitos de alta precisión, el voltaje de offset de entrada, la deriva de temperatura y el ruido deben ser verificados cuidadosamente.

La oscilación puede ocurrir si el diseño del circuito, la red de retroalimentación o el desacoplamiento de la alimentación son deficientes. Se deben colocar pequeños condensadores de bypass cerca de los pines de alimentación para mejorar la estabilidad. Además, al reemplazar otro amplificador operacional con el LF353N, se debe verificar primero la disposición del pin, el rango de alimentación, el ancho de banda y los límites de entrada/salida.

Fabricante

Texas Instruments tiene una sólida capacidad de fabricación para el LF353N porque es un fabricante de semiconductores analógicos establecido que diseña, fabrica, prueba y vende productos de procesamiento analógico y embebido. TI lista LF353N/NOPB como una pieza de producción activa en un paquete PDIP de 8 pines, bajo la familia de amplificadores operacionales duales de entrada JFET LF353-N. TI también respalda sus productos a través de operaciones de fabricación global, incluidas fábricas de obleas, fábricas de ensamblaje y prueba, instalaciones de bump y prueba, y centros de distribución. Esto le da a TI un mejor control sobre la calidad de producción, el empaquetado, las pruebas y la continuidad de suministro.

Preguntas frecuentes [FAQ]

1. ¿Por qué es mejor el LF353N que un amplificador operativo de entrada bipolar para señales de alta impedancia?

El LF353N utiliza una etapa de entrada JFET, por lo que consume muy poca corriente de entrada. Esto ayuda a prevenir la carga de la señal cuando la fuente tiene alta impedancia.

2. ¿Puede el LF353N funcionar correctamente en un circuito de alimentación simple de 5V?

Normalmente, no es la mejor opción. El LF353N no es rail-to-rail, por lo que su rango de voltaje de entrada y salida está limitado a bajas tensiones de alimentación.

3. ¿Por qué se utilizan comúnmente fuentes de ±12V o ±15V en el LF353N?

Estos niveles de alimentación proporcionan al amplificador operativo suficiente margen de voltaje para un rango de entrada estable, oscilación de salida, ancho de banda y rendimiento de tasa de cambio.

4. ¿Qué hace que el LF353N sea adecuado para circuitos de control de tono?

Su alta impedancia de entrada, estructura de doble amplificador operativo y tasa de cambio útil le permiten almacenar y procesar señales de frecuencia de audio con baja carga.

5. ¿Por qué es importante la coincidencia de resistencias en los circuitos amplificadores instrumentales LF353N?

Una mala coincidencia de resistencias reduce la rechaza de modo común. Esto significa que el circuito puede amplificar el ruido no deseado junto con la señal diferencial deseada.

6. ¿Puede el TL072 o el TL082 reemplazar directamente al LF353N?

Pueden funcionar en algunos circuitos porque también son amplificadores operativos de doble entrada JFET/FET, pero primero se deben comprobar la tensión de alimentación, el desplazamiento, el ruido, el ancho de banda, el paquete y la disposición de los pines.

7. ¿Qué significa el ancho de banda de ganancia de 4 MHz del LF353N en el uso real?

Significa que el amplificador operativo puede manejar señales analógicas de frecuencia moderada, pero la ganancia disponible disminuye a medida que aumenta la frecuencia de la señal.