Von dem hier vorliegenden Baustein wurde die Beschriftung abgeschliffen. Wie sich noch zeigen wird, handelt es sich um den Zweifach-Operationsverstärker TLC2262 von Texas Instruments. Das Datenblatt spezifiziert einen Versorgungsspannungsbereich von +/-2,2V bis +/-8V, wobei Single Supply ebenso möglich ist. Die Stromaufnahme beträgt typischerweise 400µA. Der TLC2262 bietet einen Rail-to-Rail-Ausgang. Bei den Absolut Maximum Ratings werden 50mA als Ausgangsstrom angegeben. Typischerweise sind die Ströme deutlich niedriger. Nähert man sich den Versorgungspotentialen an, so sinkt der maximal mögliche Strom zusätzlich stark ab.
Herausgehoben wird das verhältnismäßig geringe Rauschen von 40nV/√Hz (10Hz) beziehungsweise 12nV/√Hz (1kHz). Die Offsetspannung beträgt typischerweise 300µV mit einem Temperaturdrift von 2µV/°C. Bei Raumtemperatur kann man mit einem Biasstrom von 0,5pA rechnen. Die geringe Stromaufnahme des Operationsverstärkers macht sich bei der Geschwindigkeit bemerkbar. Die Bandbreite beträgt nur 0,71MHz. Die maximal mögliche Slewrate liegt typischerweise bei 0,55V/µs.
Das Datenblatt enthält einen Schaltplan, der eine sehr übersichtliche Schaltung zeigt. Der Schaltungsteil Q14-Q17 ganz rechts erzeugt eine Referenzspannung, die dafür sorgt, dass sich Q3 und Q6 wie Stromquellen verhalten. Der Differenzverstärker Q1/Q4 am Eingang arbeitet gegen den Stromspiegel Q2/Q5.
Der Ausgang des Differenzverstärkers steuert direkt den Lowside-Transistor Q13 am Ausgang. R5/C1 begrenzt den Frequenzgang und stabilisiert so die Schaltung. Q11 stellt mit R1 eine Strombegrenzung dar.
Die Verschaltung des Highside-Transistors Q12 und der Transistoren Q7-Q10 wirkt unlogisch und wird im Folgenden weiter beleuchtet.
Neben dem TLC2262 hat Texas Instruments den TLC2252 und den TLC2272 im Programm. Der TLC2252 nimmt typischerweise nur 70µA auf, bietet dafür aber auch nur eine Slewrate von 0,12V/µs und eine Bandbreite von 0,2MHz. Der TLC2272 nimmt dagegen 2,2mA auf und ermöglicht damit eine Slewrate von 3,6V/µs und eine Bandbreite von 2,18MHz. Der TLC2262 stellt den Kompromiss aus beiden Typen dar: 400µA / 0,55V/µs / 0,82MHz. Mit steigender Stromaufnahme reduziert sich außerdem das Rauschen der Operationsverstärker.
Die Datenblätter aller drei Operationsverstärker enthalten Schaltpläne, die sich lediglich in der Verschaltung der Transistoren Q9 und Q12 unterscheiden. Beim TLC2272 bilden die Transistoren Q12/Q13 eine Push-Pull-Endstufe. Die Ansteuerung von Q12 erfolgt aus dem Differenzverstärker am Eingang, dessen Signal über die Transistoren Q7-Q10 zur Endstufe übertragen wird. Q9 und Q12 bilden hier einen Stromspiegel. Das ist die Verschaltung, die man erwarten würde.
Im TLC2262 ist der Transistor Q9 angeblich von der restlichen Schaltung isoliert. Da in der Ansteuerung von Q12 damit jegliche Pullup-Struktur fehlt, verhält sich Q12 im TLC2262 wie eine Stromquelle. Die Endstufe arbeitet dann im Class A Betrieb. Die Stromaufnahme des Zweigs unter Q9 spart man hier zwar ein, die volle Aufsteuerung von Q12 dürfte die Stromaufnahme des Operationsverstärkers aber eher erhöhen als reduzieren.
Im TLC2252 ist Q9 wieder in die Schaltung eingebunden. Dort hat man zusätzlich den Widerstand R6 ergänzt. Damit ergibt sich dieselbe Funktion wie im TLC2272, allerdings mit einem reduzierten Gatepotential an Q12, insgesamt also mit einem erhöhten Stromfluss durch die Endstufe.
Die Schaltpläne widersprechen den Spezifikationen der drei Operationsverstärker. Die Stromaufnahme müsste sich vom TLC2272 zum TLC2252 hin erhöhen. Die unterschiedlichen Slewrates und Rauschwerte sprechen abgesehen davon dafür, dass bei den Varianten der Strom durch die Eingangsstufe variiert wird. Es bleibt unklar, ob die Schaltpläne falsch sind oder ob die Anpassungen in der Endstufe zusätzlich erfolgt und aus welchem Grund.
Die Abmessungen des Dies betragen 2,3mm x 1,6mm. Es wird mit dem sogenannten "Advanced LinCMOS" Prozess gefertigt. Eine genauere Analyse der Schaltung fällt auf Grund der kleinen Strukturgrößen und der zwei Metalllagen schwer.
Die Zweiteilung des Dies ist deutlich zu erkennen. Die Eingänge mit ihren umfangreichen Schutzstrukturen lassen sich ebenfalls klar identifizieren. Die großen Strukturen in der Mitte des Dies scheinen die Transistoren der Eingangsstufe zu sein. An der rechten und linken Kante befinden sich jeweils drei Testpads, die deutlich erkennbar dazu dienen Widerstände zu justieren. Darüber wird höchstwahrscheinlich die Offsetspannung über die Widerstände R3/R4 eingestellt.
Die Funktion des mittigen Testpads an der oberen Kante bleibt offen. Da es anscheinend beide Operationsverstärker beeinflusst, könnte es sein, dass darüber die Referenzspannung und damit die Arbeitsströme justiert werden.
Der Baustein trägt die Bezeichnung TLC2262. Grundsätzlich kann man sich in einem solchen Fall nicht sicher sein, ob es sich nicht nur um eine Basisvariante handelt, die auch als TLC2252 oder TLC2272 konfiguriert werden kann. Wahrscheinlich handelt es sich aber tatsächlich um einen TLC2262 und die Varianten TLC2252 und TLC2272 werden über Variationen der Metalllage dargestellt, die dann auch mit eigenen Bezeichnungen versehen werden können.
Das Design stammt aus dem Jahr 1998. In der unteren linken Ecke am Ausgangs-Bondpad ist die Endstufe zu erkennen. Der Highside-Transistor ist überraschend klein.
