在低压高速系统中利用快速轨到轨运算放大器减少设计限制



作者:Eamon Nash

不断降低系统功耗的要求以及减少系统中电源电压数量的期望推动着业界向更低电源电压这一趋势发展。降低电源电压、减少电源数量具有明显的优势。其一是可以降低系统功耗,同时还能节省空间。降低总功耗的另一好处在于,将来系统中可能不再需要冷却风扇。

然而,随着传统的±15 V和±12 V系统电源电压逐渐让位于更低的±5 V双极性电源和+5 V及+3.3 V单电源,电路设计人员必须清楚,新环境下的设计不是找到额定工作电压较低的器件这么简单。过去使用的设计原则不可能都直接适用低电压环境。

降低典型运算放大器的电源电压可起到多种效果。显然,输入和输出端的信号摆幅均减小。信号与轨之间所需裕量(常规放大器一般为1 V至2 V)尽管在±15 V电源下重要性较低,但此时却可大幅缩小可用信号的范围。虽然这种缩减一般不会增加系统中的噪声水平,但会导致信噪比恶化。
由于设计人员无法再通过提高电源电压、加大信号摆幅等技术来“覆盖”噪声水平,因此必须更加注意统中的噪声水平。

带宽和压摆率都会随着电源下降而降低。然而,需要注意的是,为了维持相同的带宽,较小的信号摆幅需要更低的压摆率。选择运算放大器时,必须仔细研究数据手册。在此,列出了不同电源电压条件下(如±5 V、+5 V和+3 V)压摆率和带宽以及相应负载条件的数据手册规格参数是非常有用且必要的。

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