MCP6001 и TLV9001 — КМОП операционные усилители rail-to-rail

MCP6001 и TLV9001 — недорогие КМОП операционные усилители для питания от 1,8 до 5,5 В: вход и выход доходят до шин питания, ток потребления — около 0,1 мА. Они заменяют LM358 там, где схема работает от 3,3 В. Главная ловушка — у одиночных ОУ в корпусе SOT-23 несколько вариантов цоколёвки. Разбираем по даташитам Microchip и TI.

Обновлено 16 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Распиновка SOT-23-5
Параметры
Вход и выход до шин
Где применять

MCP6001 (Microchip) и TLV9001 (Texas Instruments) — одиночные операционные усилители на КМОП-технологии, рассчитанные на однополярное питание от 1,8 до 5,5 В. Двойные версии — MCP6002 и TLV9002, счетверённые — MCP6004 и TLV9004. Главное их отличие от классических LM358 и LM324 — rail-to-rail вход и выход: сигнал может занимать весь диапазон от минуса до плюса питания. Как работает ОУ и как считают усилители на нём — в статье «Операционный усилитель».

Распиновка SOT-23-5

У одиночных ОУ в пятивыводном корпусе нет единой цоколёвки — производители выпускают несколько вариантов с буквенными суффиксами:

Вывод	MCP6001, TLV9001	MCP6001R	MCP6001U, TLV9001U
1	выход	выход	вход +
2	V_SS (минус)	V_DD (плюс)	V_SS
3	вход +	вход +	вход −
4	вход −	вход −	выход
5	V_DD	V_SS	V_DD

Перепутанный вариант на плате означает переполюсовку питания или выход, замкнутый на вход, поэтому маркировку с суффиксом сверяют до пайки. Двойные MCP6002 и TLV9002 в восьмивыводных корпусах имеют стандартную цоколёвку сдвоенного ОУ: 1 — выход A, 2 и 3 — входы A, 4 — минус питания, 5 и 6 — входы B, 7 — выход B, 8 — плюс питания. У MCP6002 в корпусе DFN 2 × 3 мм есть теплоотводящая площадка, которую Microchip требует соединить с V_SS.

Параметры

По даташитам при 25 °C:

Параметр	MCP6001/2/4 (Microchip)	TLV9001/2/4 (TI)
Питание	1,8–6,0 В, предельно 7 В	1,8–5,5 В, предельно 7 В
Ток потребления на канал	100 мкА типично (50–170 мкА)	60 мкА типично, до 75 мкА
Напряжение смещения	до ±4,5 мВ	±0,4 мВ типично, до ±1,6 мВ
Дрейф смещения	±2 мкВ/°C	±0,6 мкВ/°C
Входной ток	±1 пА типично	±5 пА типично
Синфазный диапазон	от V_SS − 0,3 до V_DD + 0,3 В	от V− − 0,1 до V+ + 0,1 В
Выход от шин	не дальше 25 мВ при 5,5 В и нагрузке 10 кОм	10 мВ типично, до 20 мВ при 10 кОм
Ток короткого замыкания	±6 мА при 1,8 В, ±23 мА при 5,5 В	±40 мА при 5,5 В
Полоса единичного усиления	1 МГц	1 МГц
Скорость нарастания	0,6 В/мкс	2 В/мкс
Шум на 1 кГц	28 нВ/√Гц	30 нВ/√Гц
Ёмкостная нагрузка	запас по фазе 45° при 500 пФ	500 пФ

У TLV900x есть исполнения с суффиксом S и выводом отключения: в дежурном режиме ток — меньше 1 мкА.

Вход и выход до шин

Rail-to-rail вход у MCP6001 устроен из двух дифференциальных каскадов: один работает при низком синфазном напряжении, другой — при высоком. Переход между ними происходит около V_DD − 1,1 В, и Microchip советует избегать этой области в неинвертирующих схемах, если важны линейность и искажения. У TLV9001 TI нормирует ослабление синфазного сигнала отдельно для диапазона до V+ − 1,4 В и для полного — во втором случае оно ниже.

Выход доходит до шин только при малом токе нагрузки: 25 мВ — это значение для нагрузки 10 кОм. При нагрузке 2 кОм TLV9001 отходит от шин на 35–55 мВ, а при больших токах — ещё дальше. Поэтому буфер, который должен выдавать ровно 0 В, всё равно лучше питать с небольшим запасом или нагружать слабо.

Инверсии фазы — когда выход при перегрузке входа скачком меняет знак — у обоих усилителей нет. Ток входов ограничивают защитные диоды к шинам: по Microchip, если сигнал может выйти за питание, ставят резисторы последовательно со входами, а при необходимости — внешние диоды.

Где применять

Буфер и масштабирующий усилитель перед АЦП микроконтроллера на 3,3 В: выход проходит весь диапазон АЦП.
Усилитель тока шунта в нижнем плече и датчиков с малым сигналом относительно общего провода — входы работают у самой земли.
Активные фильтры и усилители фотодиодов в батарейных устройствах: ток в десятки микроампер на канал, а входной ток в пикоамперы позволяет ставить резисторы в мегаомы.

Ограничения: полоса 1 МГц и скорость 0,6–2 В/мкс не подходят для звука с большим усилением и видеосигналов, а питание выше 5,5–6 В — уже работа для ОУ вроде LM358 или NE5532. Другие модели — в разделе «Операционные усилители».

Частые вопросы

Какая распиновка у MCP6001 в SOT-23?

У MCP6001 в SOT-23-5 и SC70-5: 1 — выход, 2 — минус питания VSS, 3 — неинвертирующий вход, 4 — инвертирующий вход, 5 — плюс питания VDD. Но у MCP6001R выводы питания переставлены (2 — VDD, 5 — VSS), а у MCP6001U другая цоколёвка: 1 — вход +, 2 — VSS, 3 — вход −, 4 — выход, 5 — VDD. Суффикс R или U в маркировке нужно проверять обязательно.

Чем MCP6001 лучше LM358 при питании 3,3 В?

Входом и выходом до шин питания. У LM358 по onsemi вход работает только до VCC − 1,7 В, а выход не доходит до плюса на 1,5 В — при 3,3 В остаётся меньше двух вольт полезного диапазона. У MCP6001 вход допустим от VSS − 0,3 до VDD + 0,3 В, а выход подходит к шинам на 25 мВ. К тому же MCP6001 работает от 1,8 В, а входной ток у него — около 1 пА против десятков наноампер.

Можно ли заменить MCP6001 на TLV9001?

По цоколёвке — да: у TLV9001 в SOT-23 (DBV) выводы те же, что у MCP6001, а у TLV9001U — те же, что у MCP6001U. Для MCP6001R прямой замены среди TLV9001 нет. Параметры близки: полоса 1 МГц у обоих, у TLV9001 меньше смещение (до 1,6 мВ против 4,5 мВ) и выше скорость нарастания (2 против 0,6 В/мкс), но наибольшее питание — 5,5 В.

Можно ли подавать на вход MCP6001 напряжение выше питания?

Только в пределах синфазного диапазона: до 0,3 В выше VDD и ниже VSS. Дальше открываются защитные диоды входа. Microchip рекомендует ограничивать ток входов резисторами, а при возможности выхода сигнала за шины — ставить внешние диоды. Инверсии фазы при перегрузке входа у MCP6001 нет.

Источники

Microchip. MCP6001/1R/1U/2/4: 1 MHz, Low-Power Op Amp (DS20001733L, 2020) — с. 1 — корпуса и цоколёвка; разд. 1 — питание 1,8–6,0 В (предельно 7 В), смещение ±4,5 мВ, дрейф ±2 мкВ/°C, входной ток ±1 пА, синфазный диапазон VSS − 0,3…VDD + 0,3 В, выход до 25 мВ от шин, ток КЗ ±6 и ±23 мА, ток 100 мкА на канал (50–170), полоса 1 МГц, запас по фазе 90°, скорость 0,6 В/мкс, шум 28 нВ/√Гц, тепловые сопротивления корпусов; табл. 3-1 — выводы; разд. 4.1 — нет инверсии фазы, два входных каскада и переход при VDD − 1,1 В, защита входов; разд. 4.2 — выход
Texas Instruments. TLV900x Low-Power, RRIO, 1-MHz Operational Amplifier for Cost-Sensitive Systems (SBOS833R, revised November 2021) — разд. 1 и 3 — TLV9001/2/4, питание 1,8–5,5 В, ёмкостная нагрузка 500 пФ, исполнения S с отключением; табл. 6-1 — выводы TLV9001 и TLV9001U; разд. 7.10 — смещение ±0,4 мВ типично и ±1,6 мВ наибольшее, входной ток ±5 пА, синфазный диапазон шины ±0,1 В, выход 10–20 мВ от шин при 10 кОм, ток КЗ ±40 мА, полоса 1 МГц, скорость 2 В/мкс, шум 27 нВ/√Гц, ток 60 мкА на канал (до 75)
onsemi. LM258, LM358, LM358A, LM358E, LM2904, LM2904A, LM2904E, LM2904V, NCV2904: Single Supply Dual Operational Amplifiers (LM358/D, Rev. 36, September 2024) — для сравнения: синфазный диапазон 0…VCC − 1,7 В, выход до VCC − 1,5 В, входной ток −45 нА типично

Нашли ошибку?