在物联网时代,电池供电的应用程序日益繁荣。本文将显示我们不必在省电和准确性之间进行权衡。一些运算放大器具有禁用的引脚,如果使用得当,可以节省多达99%的功耗,而不会影响精度。禁用引脚主要用于静态操作(待机模式)。在这种模式下,所有IC均切换到低功耗状态,并且无需使用设备来处理信号。这样可以将功耗降低几个数量级。如图1所示,如果运算放大器需要用作ADC的缓冲放大器,则必须处于工作状态才能执行其功能。但是,如果放大器通过禁用引脚切换到关断模式,仍然可以保持低功耗。通常,只要ADC不需要将任何新值读取到其采样和保持功能块中,就可以使用关断模式。图1.带有ADC驱动器和参考缓冲器的ADC输入级的典型示意图。实现此功能的最简单方法是通过转换启动命令。在标准ADC中,首先将输入(采样和保持)电容器充电至要测量的值。该部分在信号发送到ADC进行转换之前完成。然后,将输入电容隔离并连接到转换器级的输入端,即开始转换。然后根据转换器的类型,完成转换并设置完成的信号。现在真正的问题是:运算放大器什么时候必须处于工作状态?放大器必须在转换开始信号之前工作足够长的时间,以确保内部输入电容具有与待测信号相同的值。时间长度取决于诸如输入电容的大小,要测量的电压的大小以及运算放大器驱动电容负载的速率等因素。 ADC(AD7980)的数据手册显示,当串联连接400阻抗时,输入电容值为30pF。但是,运算放大器并不是那么简单。参数表中列出的电容性负载为15pF,但可能更高,请参见相应的图表(图2)。同时,有必要考虑使用2.7nF和20的低通滤波器。图2. ADA4807的频率响应。该图表明该模块可以驱动足够高的容性负载。禁用后,放大器需要大约500ns的时间才能达到满量程输出电平,本例中的最大值为5V或4.096V。为了安全起见,我们假设放大器在转换开始之前已打开750ns。比较估计的数据从1kSPS到1MSPS。在1kSPS时,可以节省99.83%(总功耗0.02mW),而在1MSPS时,可以节省92.41%(总功耗10.75mW)。这仅是ADC驱动器节省的功率。参考缓冲器还可以节省功耗。此示例旨在说明现代设备的功能。当最短采样时间为500ns时,SINAD偏差小于0.5dB。对于驱动器,还必须注意速度更快的相关设备并灵活使用它们。我们仅将应用程序视为缓冲区(增益= 1)。对于反相放大器或其他放大器,功率节省量将根据具体情况而有所不同。需要测量以进行进一步分析。 AD7980 16位分辨率,无丢失代码,吞吐速率:1 MSPS,低功耗4 mW(1 MSPS,仅VDD)7 mW(1 MSPS,总功耗)70μW(10 kSPS)INL:典型值±0.6 LSB,最大±1.25 LSB SINAD:91.25 dB(在10 kHz时)THD:-110 dB(在10 kHz时)