如何使用高壓放大器簡(jiǎn)化您的BOM

由于運(yùn)算放大器（運(yùn)放）規(guī)格不同，工程師們經(jīng)常需要選擇多個(gè)運(yùn)放以滿(mǎn)足其電路板上每個(gè)子系統(tǒng)的需求。這會(huì)使從采購(gòu)到生產(chǎn)的工作更加復(fù)雜。

但是，可以選擇一個(gè)運(yùn)放來(lái)滿(mǎn)足您的系統(tǒng)需求，這將有助于優(yōu)化定價(jià)和降低設(shè)計(jì)總成本。讓我們來(lái)看一看一個(gè)單運(yùn)放如何處理三個(gè)常見(jiàn)的功能：電流感測(cè)、溫度感測(cè)和比較器操作。

電流感測(cè)

低側(cè)電流感測(cè)可以通過(guò)測(cè)量負(fù)載和接地之間分流電阻上的壓降來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。通常在這類(lèi)應(yīng)用中看到低壓（5V）放大器。然而，僅僅因?yàn)榉糯笃鞯淖畲?a target="_blank">電源電壓為36V或40V并不意味著它只能用于高壓電源。

圖1：?jiǎn)坞娫吹蛡?cè)單向電流感測(cè)電路

高電壓、多用途放大器

TI的高電壓放大器選擇具有寬共模范圍、高感測(cè)能力和更強(qiáng)的電源兼容性。

低側(cè)電流感應(yīng)通常也需要高壓擺率的運(yùn)放以應(yīng)對(duì)一些系統(tǒng)故障情況。對(duì)OPA2990和OPA2191的功耗水平來(lái)說(shuō)，兩者的壓擺率可以說(shuō)很高：OPA2990靜態(tài)電流120 μA，壓擺率為4.5 V/μs，OPA2191靜態(tài)電流為140 μA，壓擺率為5.5 V/μs。

由于這兩顆運(yùn)放都可以在36V和40V下工作，因此也非常適合高側(cè)電流感測(cè)功能。與低側(cè)電流感測(cè)相比，高側(cè)電流感測(cè)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是能夠檢測(cè)出短路。高側(cè)電流感測(cè)在電源和負(fù)載之間的分流電阻上使用差分放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2：高側(cè)電流感測(cè)電路

在設(shè)計(jì)高側(cè)電流感測(cè)電路時(shí)，必須考慮運(yùn)放的共模電壓。共模電壓由圖2中的母線電壓和由電阻R2和R3形成的電阻分壓器來(lái)設(shè)置。由于共模電壓通常等于母線電壓，因此擁有軌到軌輸入輸出的放大器最適合此功能。OPA2990和OPA2191均具有軌到軌共模輸入范圍，并且在36V（OPA2191）和40V（OPA2990）電源供電范圍內(nèi)都支持軌到軌輸出。

溫度感測(cè)

在許多應(yīng)用中，溫度感測(cè)對(duì)于控制環(huán)境狀態(tài)或確保安全的工作條件至關(guān)重要。測(cè)量溫度的系統(tǒng)需要通過(guò)縮放和放大傳感器輸出來(lái)獲得大小合適的信號(hào)輸入到ADC，從而確保精確的測(cè)量。圖3顯示了如何配置運(yùn)放來(lái)檢測(cè)正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻的電阻輸出，并將該信號(hào)放大到ADC。

Figure 3： Temperature sensing with PTC circuit

圖3：帶PTC電路的溫度感測(cè)

OPA2990和OPA2191可在-40°C至125°C的溫度范圍內(nèi)工作，這對(duì)于環(huán)境溫度預(yù)計(jì)發(fā)生顯著變化的溫度感測(cè)功能非常有用。此溫度范圍也強(qiáng)調(diào)了低溫漂運(yùn)放的重要性。對(duì)于通用應(yīng)用，OPA2990的失調(diào)溫漂為0.5 μV/°C；對(duì)于需要向ADC發(fā)送極其精確信號(hào)的系統(tǒng)，OPA2191的溫漂為0.15 μV/°C。

運(yùn)放實(shí)現(xiàn)比較器功能

對(duì)于具有多路復(fù)用器友好型輸入的放大器，它的設(shè)計(jì)旨在使其能夠很好地與多路復(fù)用器的大電壓瞬變特性相連接。這些放大器的內(nèi)部輸入結(jié)構(gòu)不使用背對(duì)背二極管進(jìn)行靜電放電保護(hù)，如圖4a所示。相反，這些多路復(fù)用器友好型輸入的設(shè)計(jì)使得運(yùn)放的輸入差分電壓范圍可以擴(kuò)展到全電源電壓范圍，這使得OPA2990和OPA2191在閉環(huán)和開(kāi)環(huán)比較器類(lèi)似的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中非常實(shí)用。

圖4：OPA2990輸入保護(hù)不限制差分輸入能力（a）

常規(guī)輸入保護(hù)限制差分輸入能力（b）

為您選擇合適的放大器

TI的全新高電壓放大器減少了各種運(yùn)放的數(shù)量，簡(jiǎn)化了材料清單，只需選擇一顆運(yùn)放就能滿(mǎn)足您的系統(tǒng)要求。OPA2990和OPA2191為需要多運(yùn)放功能的系統(tǒng)提供了非常靈活的選擇。它們可以與多種其他芯片產(chǎn)品搭配，包括多路復(fù)用器、傳感器和ADC。

審核編輯：金巧