Die Beschriftung dieses Bausteins wurde abgeschliffen. Wie sich noch zeigen wird, handelt es sich um einen TLE2072 von Texas Instruments. Die Operationsverstärker aus der Familie TLE207x werden unter dem klingenden Namen "Excalibur Low-Noise High-Speed JFET-Input Operational Amplifier" geführt. Das Datenblatt stellt sie als Upgrade zu den TL07x Operationsverstärkern dar.
Der TL2072 erreicht eine Slewrate von typischerweise 40V/µs und eine Bandbreite von 10MHz. Die Schaltung ist auf Versorgungsspannungen zwischen +/-5V und +/-19V ausgelegt und nimmt dann typischerweise 2,9mA auf. Das Spannungsrauschen beträgt auf Grund des Excalibur Herstellungsprozesses nur 48nV/√Hz (10Hz) beziehungsweise 12nV/√Hz (1kHz). Ist dieser Kennwert weniger kritisch, dann kann man Operationsverstärker aus der TL208x-Reihe verwenden. Die Offsetspannung der besseren Sortierung mit dem Index A liegt typischerweise bei 0,7mV und driftet mit 2,4µV/°C. Es existiert eine Variante, die für einen Betriebstemperaturbereich von -55°C bis 125°C freigegeben ist.
Der TLE2072 enthält zwei Operationsverstärker. Die Varianten TLE2071 und TLE2074 bieten einen beziehungsweise vier Operationsverstärker.
Der TLE2072 ist ein BiFET-Operationsverstärker. Er vereint folglich JFET-Transistoren mit klassischen bipolaren Transistoren. Der Schaltplan im Datenblatt wirkt sehr komplex, ein Großteil der Schaltung dient allerdings lediglich dazu stabile Stromquellen zu erzeugen (blau).
Mittig befindet sich der Eingangsverstärker (gelb). Interessant ist die Verschaltung der beiden JFETs Q15 und Q19. Sie sorgen dafür, dass sich eine Übersteuerung eines Eingangs nicht allzu negativ auf das Verhalten auswirkt. Sinkt das Potential an einem der Eingänge, dann lässt der zugehörige Transistor (Q13 oder Q20) mehr Strom durch seinen Pfad fließen. Sinkt das Potential allerdings so weit ab, dass die Sperrschicht des Transistors leitend wird, dann fließt darüber Strom ab und es kommt zu einer Phasenumkehr am Ausgang des Operationsverstärkers. Die Transistoren Q15 und Q19 sorgen dafür, dass in so einem Betriebszustand ein ähnlicher Strom auch aus dem anderen Zweig fließt und die Grundfunktion des Differenzverstärkers nicht gänzlich ausgehebelt wird.
Der Transistor Q16 wirkt gegen Sättigungseffekte, die auftreten können, falls der Überstromschutz der Endstufe Strom aus dem Differenzverstärker ableitet. Im unteren Bereich des Differenzverstärkers befindet sich ein Stromspiegel, dessen Frequenzgang mit den Kondensatoren C2 und C4 umfangreich eingeschränkt wurde. Der TLE2071 bietet an dieser Stelle die Möglichkeit die Offsetspannung extern abzugleichen. Der Kondensator C6, der den Frequenzgang des kompletten Operationsverstärkers begrenzt, wird vom Ausgang bis zum Eingangsverstärker zurückgeführt.
Auf den Differenzverstärker folgt die Spannungsverstärkerstufe (lila). Die Spannungsverstärkung erfolgt über Q26. Q22 bildet einen Pufferverstärker.
Die Transistoren Q24/Q25 (grau) erzeugen als Dioden verschaltet einen gewissen Spannungsabfall und damit einen gewissen Ruhestrom durch den komplementären Ausgangsverstärker (rot). Der Überstromschutz (grün) leitet beim Highside-Transistor direkt den Basisstrom ab. Beim Lowside-Transistor reduziert die Schaltung den Ausgangsstrom des Eingangsverstärkers.
Der Biasstrom zeigt bei höheren Versorgungsspannungen eine interessante Entwicklung. Zwischen 15V und 20V steigt der Biasstrom steil an. Das ist auf schnelle Ladungsträger innerhalb der Eingangstransistoren zurückzuführen, die den Leckstrom durch das Gate erhöhen. Mit einer Kaskodenschaltung könnte man diesen Effekt kompensieren, würde aber gleichzeitig den Aussteuerungsbereich reduzieren.
Das Datenblatt dokumentiert die Anzahl der verwendeten Komponenten in den Varianten mit einem, mit zwei und mit vier Verstärkern. Die Zahlen verraten, dass sich die beiden Operationsverstärker im TLE2072 die Arbeitspunkteinstellung teilen. Im TLE2074 wurde der TLE2072 dagegen lediglich aufgedoppelt.
Die Abmessungen des Dies betragen 2,3 x 2,0mm. Die Symmetrie der Schaltung ist eindeutig zu erkennen, ebenso der davon abweichende Schaltungsteil im rechten Bereich, der die gemeinsame Arbeitspunkteinstellung enthält.
Im Datenblatt des TLE208x sind die Metalllagen der Operationsverstärker abgebildet. Diese Bilder bestätigen, dass der TLE207x und der TLE208x das gleiche Die enthalten und lediglich sortiert wurden.
Das Design stammt offensichtlich aus dem Jahr 1994. An der oberen Kante in der Frässtraße sind einige der im Herstellungsprozess verwendeten Masken zu erkennen.
Die Bezeichnung EX 2072B lässt vermuten, dass die Schaltung eine zweite Revision darstellt.
Die Aufteilung der Schaltungsteile ist eher ungewöhnlich. Mittig befinden sich die Eingangstransistoren. Nach links erstreckt sich der Stromspiegel der Eingangsstufe mit den dort eingebundenen großen Kapazitäten. Rechts, direkt neben den Eingangstransistoren sind die zwei großen Stromquellen integriert. Weiter rechts folgt die Endstufe.
Die Eingangstransistoren sind aufgedoppelt und über Kreuz verschaltet, so dass sich thermische Gradienten nicht zu stark auswirken. Direkt links der Eingangstransistoren befinden sich zwei Elemente, die an Kondensatoren erinnern. Tatsächlich handelt es sich um die JFETs, die bei zu negativen Potentialen an den Eingängen leitend werden.
An der linken Kante sind zwei Testpads integriert. Sie ermöglichen es über Zener-Fuses die Emitterwiderstände des Stromspiegels und damit die Offsetspannung der Eingangsstufe zu justieren.
