在低電壓下使用通用op必須掌握的技巧

2021-06-26 13:37:39 字數 2356 閱讀 2467

您不僅需要設計一款低電源電壓的基本運算放大器電路,而且還需要使用高電壓、低成本運算放大器來節省成本。這行嗎?我會教您如何辨別。

我首先以 lm324 (是不是寫錯了應該是lm2902)器件為例項,因為該器件**不貴(很普遍),而且工作電壓低至 3v。lm2902 支援 -40c 的工作溫度,我將使用該器件作為一種個人設計挑戰,因為低溫下的二極體壓降最大。因此,溫度是為輸入輸出電壓範圍引起最多問題的因素。

第 1 步:針對 vcc 檢查有效輸入輸出電壓範圍。

lm2902 沒有 3v 引數,因此我使用圖 1 中的 5v 引數。

圖 1:tilm2902的 5v 引數

輸入共模覆蓋 5v 及更高電壓,但對於 3v 而言,我只能靠自己了。電子技術規則(表中的引數)在 3v 下仍然適用,因此我可使用「滿量程」vicr 公式 0 至 vcc-2v 得到 0v 至 1v 的輸入範圍。

25c (以下?)下的 voh 相當簡單,vcc-1.5v 為 1.5v,但整個溫度範圍規範是 23v,這對於 

lm2902

來說是 vcc-3v。在 vcc=3v 時其可降低至 0v……,顯然無法使用!我通過檢視產品說明書原理圖,看到了兩個vbe 壓降。假設溫度係數為 -2mv/c,-40c voh 則降低 260mv= (2*(-40c-25c)*-2mv/c)。為獲得少量設計裕度,我將其定為 300mv。我的最新 voh 現在是 1.2v= (vcc-1.5v-0.3v)。

vol 對於所有溫度而言一般是 0v,但有個問題,這只適合端接至接地的負載。對於需要輸出吸收電流的負載而言,那就不同了。為此,我將參考 lm2904-n 產品說明書中的吸收電流圖(圖 2)。它同樣適用於 lm2904。

圖 2:lm2904的電流吸收

適中電流的 vol 低於 0.8v,但這依然是 25c 的資料及典型圖表。回顧一下產品說明書原理圖,該效能說得通。這次對於更高電流驅動器而言,我只看到了 1vbe(1個vbe?)。假設溫度係數是 -2mv/c,-40c(溫度?) vol 增加 130mv= ((-40c-25c)*-2mv/c)。為得到一定設計裕度,我將其定為 200mv。我的最新 vol 是 1.0v =(0.8v+0.2v)。

第 2 步:檢視電壓範圍結果,看能否通過它們實現任意設計

輸入範圍是 0v 至 1v — 這很有難度,但我能做到。

輸出範圍是 1.0v 至 1.2v — 這非常難,我做不到。

第 3 步:要有創造性。

好訊息是,如果輸出吸收的電流沒必要大於幾微安,那麼輸出範圍就可以是 0v 至 1.2v。此外,輸出電壓範圍還可通過在輸出引腳上使用上拉或下拉電阻器增加。

下拉電阻器對 vol 的實效只需通過計算所驅動的負載便可確定,但一定要將反饋網路作為負載包含在內。lm2904 不會對 vol 的電阻器產生反作用。

上拉電阻器對 voh 的實效可通過計算所驅動的負載確定。但是,lm2904 中的低電流吸收(一般是 30ua) 要計入上拉電阻器所應提供的電流中。

因此,lm2902 和其它高電壓低成本運算放大器可在指定最小電源電壓下使用。但負載電流、負載電流極性、輸入電壓和輸出電壓都必須經過精心計算,才能避免設計誤差。

更寬泛的溫度選項

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資源:進一步了解可在單器件中實現上下轉換的最新 lv1t 系列;

電壓轉換:不會比這更簡單;

原文請參見: 

對於運放,尤其是低電壓工作的時候,要相當的注意其負載電壓,負載電流以及訊號處理後的失真程度及頻率響應,頻寬之類的引數,當初我們做手持式心率採集系統的時候,就遇到了這些問題,試了好幾次,結果都不太理想,最後拿電路**軟體慢慢的**,經過幾輪除錯,最後才將其做好,

現在很多嵌入式產品都是工作在5v甚至3.3v的電壓,在這麼底的電源電壓下工作,運放的線性範圍很窄,而且非常容易出問題,所以如果在低壓下更好的運用運放,本文提出了幾個比較好的注意點。在這裡我要補充一點,就是如果條件允許,可以使用軌到軌運放,比如ti的opa350等。

!它提供了乙個在低電壓下面應用運放的經典例項,為我們以後設計運放提供了技術參考。「負載電流、負載電流極性、輸入電壓和輸出電壓都必須經過精心計算,才能避免設計誤差。」這個建議太好了,以後會注意這些。平時,在低電壓下,特別是3.3v單電源供電下,我一般會考慮軌到軌的運放,比如ti的lmc系列lmc6484等,文章的建議讓我在設計運放時,有了更多的選擇。

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