图1:反相运算放大器
图2:非反相运算放大器
R是电阻值。
根据这些等式,可以看出你必须选择既可以提供增益又可以使消耗功率(也称功耗)最小化的大电阻值。如果不能使流经反馈通道的电流最小化,那么使用毫微功耗运算放大器就没有任何优势可言。
一旦选定可以满足增益和功耗需求的电阻值后,你还需要考虑其它影响运算放大器信号调节精度的电子特性。统计非理想运算放大器固有的几个系统性小错误,你将会得出总偏移电压。电子特性——V_OS被定义为运算放大器输入端之间的有限偏移电压,并且描述了特定偏置点的错误。请注意,并未记录所有运算情况下的错误。为此,必须考虑增益误差、偏置电流、电压噪声、共模抑制比(CMRR)、电源抑制比(PSRR) 和漂移。本博文无法全面讨论涉及的所有参数,我们将详细讨论一下 V_OS 和漂移,以及这两者对毫微功率应用的影响。
实际上,运算放大器通过输入端展示V_OS,但有时在低频(近似直流)精密信号调节应用中则可能是一个问题。 在电压增益环节,随着信号被调节,偏移电压将上升,产生测量误差。此外,V_OS的大小随着时间和温度(漂移)而变化。因此,低频应用需要相当高分辨率的测量方式,选择一款配备最低漂移的精密 (V_OS ≤ 1mV)运算放大器非常重要。
等式5计算了与温度相关的最大V_OS:
我已经介绍了理论部分,如:为低频应用选择可以提高增益比和运算放大器精度的大电阻值,现在我将用两引线电化电池来做出实例解释。两引线电化电池常发出低频的小信号,用在各种便携式感应设备上,如气体检测仪、血糖监测仪等,选择一款低频(<10kHz) 毫微功耗运算放大器。
用氧气传感(见图 3) 作为具体的应用实例,假设感应器的最大输出电压为10mV(通过制造商指定的负载电阻将电流转换成电压R_L) ,则运算放大器的满量程输出电压为1V。通过Equation 2,可以看出 A_CL 的值需要为100,或者R_F是R_2的100倍。分别选择100MΩ电阻和1MΩ电阻,得出增益值为101,且电阻值足够大到可以限制电流并最小化功耗。
图3:氧气传感器
为最小化偏移误差,零漂移毫微功耗运算放大器是一款理想器件。 使用Equation 5并假设操作温度范围为0°C—100°C,该器件产生的最大偏移误差为:
另一款理想的器件是精密毫微功耗运算放大器。从其数据表收集必要数值插入等式5可以得出:(请注意,数据表未指明偏移电压偏移的最大上限,因此在此处使用典型值)。
如果使用通用的毫微功耗运算放大器取代,如 ,相关值变化会得出:
(数据表未指明偏移电压偏移的最大上限,因此在此处仍使用典型值)。欢迎光临 电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛 (http://bbs.eccn.com/) | Powered by Discuz! 7.0.0 |