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掌握几个技巧 降低运放电路中的功耗!

发表时间:2024-05-15 08:36:27 浏览:21

问:了解运算放大器电路中的功耗设计


为了了解运算放大器电路中的功耗问题,我们首先明白具有低静态电流 (IQ)的放大器以及增加反馈网络电阻值与功耗之间的关系。

让我们首先考虑一个可能需要关注功率的示例电路:电池供电的传感器在 1kHz时生成 50mV 幅度和 50mV 偏移的模拟正弦信号。信号需要放大到 0V 至 3V 的范围以进行信号调节(图 1),同时要尽可能节省电池电量,这将需要增益为 30V/V 的同相放大器配置, 如图 2 所示。那么,我们应该如何来优化该电路的功耗呢?


输出功率 ( POutput )是运算放大器输出级驱动负载时消耗的功率。最后,负载功率 ( PLoad )是负载本身消耗的功率。
在本例中,我们有一个单电源运算放大器,其正弦输出信号具有直流电压偏移。因此,我们将使用以下等式来计算总平均功率 (Ptotal avg) 。电源电压由V+表示, Voff 是输出信号的直流偏移,Vamp是输出信号的幅度,RLoad 是运算放大器的总负载电阻。需要留意的,平均总功率与 IQ 直接相关成正比,而与 RLoad 成反比。

选择具有合适 IQ  的元器件


由于从以上公式5和6中有多个可变项,在选料时最好只考虑一项。选择具有低 IQ 的放大器是降低整体功耗的最直接策略。当然,在这个过程中有一些权衡。例如,具有较低 IQ 的设备通常具有较低的带宽、较大的噪声并且可能更难以稳定。
由于不同类型的运算放大器的 IQ 可能存在倍数级的差异,因此花时间选择合适的放大器是值得的。以下引用 TI TLV9042、OPA2333、OPA391 和 TLV8802作比较。单纯从数字上的分析,对于需要最大功率效率的应用,TLV8802 将是一个很好的选择。