低功率操作放大器的设计经验

1.前言

最近搭建一个放大器， 在低功率操作放大器系列的设计中， 我将根据我的搭建设计经验介绍一下 如何使用更专门的设备来节省电源：关机放大器

2.关闭功能

有时，电路设计者想要节省电力， 但不能使用低静止电流(IQ)的op放大器， 因为低功率放大器经常会在带宽、噪声和稳定性上产生权衡。

解决这个问题的一个常见的解决方案是 选择一个关闭放大器，可以通过切换其关闭或启用销， 使其处于低功耗状态， 如图1所示。

禁用或关闭放大器会调整其偏置电路， 以显著降低设备的智商吸引。

关机放大器结合了设备打开时的高带宽op 放大器的性能和设备关闭时的显著的节能。

图1：TLV9002S关机切换

3.关闭销的好处

关机放大器的主要优点是很简单： 可以将放大器放入低功耗状态。

但是，为什么如果你可以切换电源针，就需要一个关闭针呢？ 结果证明，关闭放大器还有其他不太明显的优势， 如在关闭时保护输入电压和确定的输出状态。

大多数放大器的输入引脚输入静电放电（ESD二极管）。 这些二极管的设计是为了防止短期ESD事件， 但在V+轨以上或V+轨以下施加输入电压时，它们可能会被损坏。

如图2所示， 如果您通过电源引脚关闭放大器并应用输入信号， 则输入的ESD结构可能会被损坏。

然而，当使用关闭引脚关闭放大器时， 其电源轨道仍然存在， 并允许输入引脚继续看到正常的输入电压水平。 大多数关闭放大器都是如此。

如有疑问请查阅产品的数据表或在TIE2ETM论坛上询问工程师

图2：打开具有输入信号的运算放大器的ESD二极管

使用关闭销关闭设备的另一个优点是， 它可以将输出置于已知状态。

当一个操作放大器进入关闭模式时， 数据表通常会将输出描述为成为一个高阻抗节点。

当操作放大器仅通过电源轨道关闭时，输出引脚的行为未定义。 同样，如果有疑问，您可以在产品数据表中重复检查此功能。

正如技术文章中所强调的， “那么操作放大器关闭针到底应该做什么呢？”

关闭针的其他潜在好处包括数字逻辑兼容性、成本节约、节省空间和降低设计复杂性。

4.关闭电源节约

对于关机应用程序， 可以使用放大器的IQ、其关机IQ(IQSD)、 其电源电压(Vsupul)以及预期停机（吨）和停机（截止） 来估计可用的静态节能。

如果电阻负载可以忽略不计， 那么静止功率节约将与总功率节约相匹配。

为了简单起见，让我们假设情况是这样的。 在此假设下，方程1计算了开关和关闭的设备所消耗的平均功率。 类似地，方程2计算始终剩余的设备的平均功率：

现在让我们使用一些方程1和2的真实测量来估计潜在的关机节能。对于本例，考虑在统一增益缓冲区配置中的TLV9042S设备。

输入绑定到中间电源，输出没有负载，如图3所示。 表1显示了测量值。 注意这些结果略好于数据表规范， 因为双通道TLV9042的每个通道的IQSD略低于单通道TLV9041， 其更保守的值在数据表中引用。

图3：TLV9042SIQ和IQSD测量设置

表1：TLV9042S在关闭模式下测量的电流消耗量

使用表1中的数据， 现在可以使用TLV9042S设备的关机特性来估计 不同低功耗应用程序可能节省的功耗。

根据低功耗的应用程序， 如光电二极管放大器或电池供电的烟雾探测器， 不同的占空比将有助于在不牺牲系统功能的情况下最大限度地节省电力。

在公式1和2的帮助下，以及表1中的数据， 可以估计使用TLV9042S的关闭特性时不同供电电压水平下消耗的功率， 而不是始终保持着。

参见表2中的结果，您可以看到切换关闭针可以显著节省电源。

表2：TLV9042S按占空比和供电电压测量的功耗

5.结论

现在，已经讨论了使用具有关机功能的低功率操作放大器的节能好处， 在下一期中 将介绍低功耗操作放大器应用中最常见的挑战之一：稳定性。