模擬電路設(shè)計(jì)中使用運(yùn)算放大器的引腳匯總

任何在其模擬電路設(shè)計(jì)中使用現(xiàn)代單通道運(yùn)算放大器的人都熟悉 5 個(gè)有源器件引腳：2 個(gè)輸入、2 個(gè)電源引腳和 1 個(gè)輸出。這 5 個(gè)引腳適用于眾多使用運(yùn)算放大器的應(yīng)用。

接下來(lái)的一類(lèi)器件具有第六工作引腳功能。大多數(shù)情況下該附加引腳可發(fā)揮關(guān)斷作用，或者整好相反，可作為器件的啟用引腳。下圖顯示的是包含關(guān)斷功能的 OPA320S。

那么，這個(gè)關(guān)斷/啟用引腳具體應(yīng)該做什么呢?

通常，關(guān)斷引腳的目的是關(guān)斷放大器功能并降低其功耗。在運(yùn)算放大器關(guān)斷時(shí)，它就進(jìn)入非工作模式，在該模式下靜態(tài)電流 (Iq) 可降低很多個(gè)數(shù)量級(jí)。

以上所示 OPA320S CMOS 運(yùn)算放大器支持 1.5mA 典型 Iq，采用 3.3V 電源供電。其工作狀態(tài)下的功耗為 4.95mW。然而在關(guān)斷模式下，典型 Iq 降低至 0.1uA，而功耗則降至 330nW，功耗降低比為 15,000:1。

關(guān)斷/啟用引腳可在兩個(gè)模式間實(shí)現(xiàn)輕松切換，我們只需在目標(biāo)模式所需的引腳上提供正確的電壓等級(jí)即可。圖中給出了使用單個(gè) Vs+ 電源時(shí) OPA320S 的關(guān)斷/啟用電壓等級(jí)。

用戶所遇到的關(guān)斷功能麻煩是假定該放大器除了降低功耗外還應(yīng)該能做別的事?；蛟S最常見(jiàn)的假設(shè)是放大器在輸入輸出上變成了高阻抗模塊，沒(méi)有內(nèi)部傳導(dǎo)路徑。另一個(gè)假設(shè)是放大器將不會(huì)對(duì)信號(hào)以及直接連接至其引腳的電路產(chǎn)生任何影響。這兩個(gè)假設(shè)中的一種或兩種有可能是對(duì)的，但如果產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有對(duì)放大器在關(guān)斷模式下的特定特性進(jìn)行說(shuō)明，那可能就不是這樣的!

運(yùn)算放大器在關(guān)斷模式下的具體行為由電氣設(shè)計(jì)決定。

有些具有關(guān)斷功能的運(yùn)算放大器，因其自身設(shè)計(jì)所決定，確實(shí)在電氣層面上幾乎從電路中消失。它們消耗極小的電源電流，輸入輸出表現(xiàn)為非常高的阻抗，而且對(duì)它們所應(yīng)用的信號(hào)只有極少量能通過(guò)它們進(jìn)行耦合。“關(guān)閉”引腳對(duì)電路信號(hào)的影響很小?，F(xiàn)代 CMOS 運(yùn)算放大器通常就屬于這種情況。

有些運(yùn)算放大器，尤其是基于雙極型設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可能具有輸入保護(hù)二極管鉗位。在有大量信號(hào)應(yīng)用于放大器輸出而它正處于關(guān)斷模式下時(shí)，該二極管鉗位會(huì)偏置為“導(dǎo)通”狀態(tài)。在這種情況下，反饋電阻器和二極管可提供一條信號(hào)路徑，將信號(hào)從輸出端返回至連接到放大器非反相輸入端的任何電路。

例如，OPA211 就是一款具有關(guān)斷功能的高精度雙極型運(yùn)算放大器，在輸入端提供有鉗位二極管保護(hù)功能?？赡艹霈F(xiàn)的輸出至輸入信號(hào)路徑可參見(jiàn) OPA211 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的圖 45。

盡管在應(yīng)用 dc 電平時(shí)，運(yùn)算放大器在關(guān)斷期間可能幾乎會(huì)消失，但應(yīng)用于引腳的 ac 信號(hào)則有可能耦合到意想不到的位置，或變得失真。特別是在信號(hào)幅值和/或頻率增加時(shí)更是如此。每種型號(hào)的運(yùn)算放大器都應(yīng)該在應(yīng)用電路中評(píng)估，以直接觀察其關(guān)斷模式表現(xiàn)。