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通用运算放大器着实了始终能用于整个用场:精细的精确性以及资源效益

2019-07-31 14:52:37 源头:安森美
我们常候发现客户将通用运算放大器如LM321用于电流检测运用。这是数十年来了始终停在运用的激进运算放大器之一。这些激进运算放大器资源低,用于有数运用。然而,偶然同样的客户又向我们反馈,说这些运算放大器在其电流检测电路中表现过错。当我们检察退回的运算放大器单元时,它们按预期事变。那么问题出在那边?

 
由于运算放大器是“通用的”着实了始终象征着“可用于整个用场”。电流检测运用须要精细。电流检测通罕用于电源管理以及过流维护运用。构想一个了始终精确的天下。当您的手电机量快耗尽时,电量批示可能是8%。您大概构想在100A触发的过流电路,却候发现维护电路在150A才启动,整个卑鄙器件都被破坏。这便是通用以及精细的区别。

 
一个精细运算放大器的关键是输入散失调电压。其共模按捺比(CMRR)以及电源按捺比(PSRR)也有更好的规格,但这两个参数均可看成随共模电压或者电源电压变迁的输入散失调电压。甚么是输入散失调电压?输入散失调电压是每一个运算放大器输入的固有偏置,是由于打造工艺引起的输入晶体管略微散失配。在学校时,我们体会到现实的运放具备零输入散失调电压,但我们懂患上在现实天下了始终是这样。

 
激进通用运算放大器如LM321有VOS =±7mV(最大值),当代通用运算放大器如NCS20071有VOS =±3.5 mV(最大值)。此最大规格扩散在零周围。这阐明大多时间随机取舍的器件将表示出近零的偏置。您可能确信,您的原型电路与通常运用的LM321一起美满事变,但当电路进入量产时,您大概会候发现发作过错的比例相称大。这是由于打造工艺发作器件间变异(part-to-part variation),而且一些器件挨近限值。您应了始终停为电路构想最大输入散失调电压。

 
我们偶然看到客户忘怀查看电路在最坏状况下的限值:输入散失调电压限值、CMRR限值、电阻收集容差、温度效应等。

 
相较LM321以及NCS20071通用运算放大器,新的NCS21911精细运算放大器由于其斩稳定摇式结构,最大散失调VOS = ±25µV(微伏)。散失调电压现实上发作多少好多悬殊?让我们思量这样一种形态:分路压降为硬朗的50mV,如图1所示。

 
 
 
图1. 比拟输入散失调电压以及由此发作的输入偏移偏差。
输入散失调电压7 mV以及3.5 mV的放大用具备分明的输入偏移偏差。
 
 

 
我们可更粗疏看看图2中Vos=7 mv的示例。
 

图2. 低边电流检测以及输入散失调电压造成输入偏差

 
通过历程取舍精细运放如NCS21911,输入散失调电压造成的偏差在这电路示例中几乎可忽稍了始终计。它非但进步了输入精度,甚至还有一些余量来减小检测电阻尺寸,并仍连结所需的精度。

 
由于低散失调电压反对起飞检测电阻值,同时连结相同的精度,如图3所示,效力患上以大大进步。当检测电阻尺寸减小时会发作甚么?检测电阻功耗更少,这象征着可运用更低瓦特以及更低资源的电阻,而物理尺寸更较小的检测电阻原形占用PCB的空间更少,进步了体系的整体能效,增多了斲丧。
 
图3. 比拟硬朗精度恳求下输入散失调电压以及由此发作的分路压降。分路压降越小,效力越高。
 
 
在了始终少运用中,流过检测电阻器的负载电流是可变的。偶然当客户考试考试在0A周围举行电流丈量时,他们候发现偏差分明增长;这是同样寻常的,应该是预期的。当电流降至零时,偏差百分比变为无穷大。这电流检测电路用于丈量电流;了始终是用于在没有电流时的精确丈量。图4表现了精度如何随着电流增长而进步。把稳由于输入散失调电压导致的偏差变迁。即便捷检测电压起飞时,NCS21911的25µV偏移也反对相对于于精确的丈量。

 
图4. 由于输入散失调电压造成的偏差
 
 
宛如在效力以及精细性上的小改造可能节约物料单、印刷电路板(PCB)资源以及电费。尽管取舍较自制的运算放大器大概会在前期省一些钱,但思量到原形体系级的节约可能是您的优势,通过历程接收代价公道的精细运算放大器。

 
在了始终少运用中,通用运算放大器会同样寻常事变。即便激进的LM321也可在已经构想相应电路的电流检测运用中事变。记着,您应该预期相对于于较高的输入偏差。或者,检测电阻器的尺寸应该较大,以得到比输入散失调电压足量大的压降。

 
对于低边电流检测,转向精细运放进步了精度以及体系能效。NCS21911精细运算放大器有一个尺度输入引脚,使其只要大略插入就可以调换通用运算放大器如LM321以及NCS20071。


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