MCP6004 Datenblatt: Low-Power Quad-Op-Amp für batteriebetriebene Anwendungen

Der MCP6004 von Microchip ist ein Vierfach-Operationsverstärker (Quad Op-Amp) im 14-Pin-Gehäuse, optimiert für niedrigen Stromverbrauch (100 µA pro Op-Amp), Rail-to-Rail Ein- und Ausgang sowie 1 MHz Gain-Bandwidth-Produkt. Ideal für portable, batteriebetriebene Messtechnik, Audio und Sensor-Signalverarbeitung. Dieser Artikel fasst Pinout, Specs, Beispielschaltungen und Anwendungen zusammen.

Was ist der MCP6004?

Abb. 1: Portabler Lautsprecher mit Laptop

Vier unabhängige Op-Amps in einem Gehäuse (PDIP, SOIC, TSSOP). Versorgung 1,8 – 6,0 V, CMOS-Eingänge (nahezu kein Eingangsstrom), Rail-to-Rail I/O ermöglicht volle Signalausschöpfung bis an die Versorgungsgrenzen.

Pin-Belegung

Abb. 2: MCP6004 Pinout-Diagramm

Pin	Name	Funktion
1	OUT A	Ausgang Op-Amp A
2	IN- A	Invertierender Eingang A
3	IN+ A	Nicht-invertierender Eingang A
4	VDD	Positive Versorgung (1,8–6 V)
5	IN+ B	Nicht-invertierender Eingang B
6	IN- B	Invertierender Eingang B
7	OUT B	Ausgang Op-Amp B
8	OUT C	Ausgang Op-Amp C
9	IN- C	Invertierender Eingang C
10	IN+ C	Nicht-invertierender Eingang C
11	VSS	Negative Versorgung / GND
12	IN+ D	Nicht-invertierender Eingang D
13	IN- D	Invertierender Eingang D
14	OUT D	Ausgang Op-Amp D

Wesentliche Kenndaten (Features)

• GBWP: 1 MHz (typ.)
• Versorgungsspannung: 1,8 V – 6,0 V (Single Supply)
• Offenloop-Verstärkung: 112 dB (typ.)
• Ruhepro Op-Amp: 100 µA (typ. @ 5 V)
• Ausgangsstrom: ±30 mA (max.)
• Eingangsbiasstrom: 1 pA (typ.) – ideal für hochohmige Sensoren
• Rail-to-Rail Input & Output
• Temperaturbereich: –40 °C bis +125 °C (Extended)
• Phasenrand: 45° @ 500 pF Last

Beispielanwendungen

1. Instrumentierungsverstärker mit Unity-Gain-Buffer-Eingängen

Abb. 3: Instrumentierungsverstärker mit Unity-Gain-Buffer-Eingängen

Zwei Op-Amps als Impedanzwandler (Buffer) an den Eingängen eines Differenzverstärkers (3. Op-Amp). Rail-to-Rail I/O erlaubt Common-Mode-Bereich bis an die Schienen. Hohe Eingangsimpedanz, niedriger Biasstrom → ideal für Brückensensoren (Dehnungsmessstreifen, Druck).

2. Aktiver Tiefpass 2. Ordnung (Sallen-Key)

Abb. 4: Aktiver Tiefpass 2. Ordnung

Niedriger Biasstrom erlaubt große Widerstände (MΩ-Bereich) und kleine Kondensatoren → kompakte Filter. Wichtig: Op-Amp-Bandbreite ≫ 100× Grenzfrequenz des Filters, um Phasenfehler zu minimieren. MCP6004 mit 1 MHz GBWP für Filter bis ~10 kHz gut geeignet.

3. Peak-Detektor mit CMOS-Analogschaltern (Sample/Hold/Clear)

Abb. 5: Peak-Detektor mit Clear & Sample CMOS-Schaltern

Hohe Eingangsimpedanz & Rail-to-Rail erlauben präzises Laden eines Hold-Kondensators über Diode. CMOS-Schalter (z. B. DG419) für Reset (Clear) und Sample-Steuerung. Niedriger Droop-Rate durch geringen Leckstrom.

Typische Applikationen

• Portable Audio-Player (Kopfhörerverstärker, Vorverstärker)
• Analoge Filter & Abstimmkreise (Radio, Sensor-Signalcond.)
• Batteriebetriebene Messgeräte (Multimeter, Datenlogger)
• Automotive Audio (Vorverstärkung, Active Noise Cancellation)
• Allgemeiner Verstärker / Puffer / Filter in 3,3 V / 5 V Systemen

Fazit

Der MCP6004 ist die „Schweizer Taschenmesser“-Op-Amp für 3,3 V / 5 V Low-Power-Designs: 4 Kanäle, Rail-to-Rail, 1 MHz, 100 µA. Perfekt für Sensor-Interfaces, Audio, Filter in Wearables, IoT-Nodes, Handmessgeräten. Für High-Speed (>10 MHz) oder Precision (µV Offset) andere Typen wählen (z. B. MCP6V51, OPA376). Bei Fragen zur Auslegung helfen wir gerne.