Quiescent Current'ın Operasyonel Amplifier Power Verimliliğinde Rolü

Çıktı Drive Capability ve Load Regulation

Quiescent current ayrıca, çıkış aşamasının doğrusal bölgeyi terk etmeden kaynak veya batmasını etkiler. Açık hava durumu algılama aşamasındaki artış doğrusal hataları ortaya çıkarabilir[Dönder:0)Q) Etkileyici I_{) olarak, ADC giriş kapasitesi veya uzun kabloyu kullanarak elde etmek için gerekli olan yükün ve mevcut çeklerin elde edilmesi gerekir.}

Kapasiteli yüklere yol açan zaman, düşük-I[DÜT:0)Q[DÜT:1) çıkış aşamaları da azaltım aşaması marjı nedeniyle osilasyona daha yatkındır.Birçok nano güç akorususuu hala 50 pF ile istikrarlı bir işlem için telafi edilir, ancak daha yüksek kapasitelilik dış tazminat gerektirir, bu tür durumlarda, biraz daha yüksek bir şekilde I_).Q))

Distortion and Crossover Effects

Sınıf-AB çıkış aşamalarında, quiescent önyargı, küçük sinyaller için geçiş bölgesini ayarlar, özellikle düşük sinyal amplitüdlerinde düşük çözünürlükte. Low-I_)Q) ve tasarımcı genellikle beklenen sinyal seviyelerindeki toplam uyumsuz bozulma (THD) daha yüksek olacaktır.

Analog ses yolları için, klasik NE5532 I_{) ile düşük çarpımlık sağlar)Q[D:0) Bu süreci her ikisinde de aynı anda da azaltılabilir ve aynı anda da OPA1678 gibi düşük güçlendiricileri azaltabilir.}

Giriş Ortak-Mode Range ve Supply Ger

Giriş aşamasındaki quiescent akım da, ortak mod gerilimi aralığının üzerindeki izinli giriş miktarını, özellikle de demiryolu-köprülerinin bir bölümünü tanıtmakta ve düşük devrede kalan sinyalin daha sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılan sinyal çiftlerini kullanması gerekir.

Quiescent Current Teknikleri

Yarı iletken tedarikçiler, sistem seviyesindeki bir dizi devre yenilik geliştirdiler._)Q) olarak kabul edilebilir performansı korurken nanoampere bölgesine ait.Bu teknikleri kullanarak veya sistem seviyesinde birleştirebilmeleri için, tasarımcılar toplam işlevselliğin korunması olmadan agresif güç bütçelerini karşıladılar.

• [FONT=0]Nanopower CMOS Mimarlıklar: 180-nm ve 90-nm CMOS, alt sürümlerle işletmeye olanak sağlar.Bu prensip, giriş çiftini zayıf inversiyona çalıştırarak, gm/I_).
• [FONT:0] Adaptif Biasing:[Dönetici:[Dönetici) Dinamik veya uyarlayıcı önyargı devreleri, sadece amplifikatör büyük bir sinyale cevap vermek zorunda kaldığında, kutup minimum seviyeye geri döner.Bu, düşük statik I_{[Döneticileri) devam ederken yüksek bir orantırlanabilir.}).
• [FONT=0)Power-Down ve Shutdown Modes:[Down ve Shutdown Modes:[Down and Shutdown Modes:[Down and Shutdown Modes:[DFLT:1), Birçok modern op-amps dakikada bir kez uyanan sıcaklık sensörü, I_{Q[Down ve birkaç nanoamper veya hatta fotooamperyamperyalist bir şekilde kapatılması için düşük ve en fazla zaman içinde kapanmak için gerekli olan bir uyarıda bulunuyor.}
• [Düzücükler: 0) Düşük Güç Ağları: [Döneticileri ve düşük seviyeli boşlukları kullanarak, ekstra referans şubeleri gerektiren mevcut aynaları çalıştırabilir, tasarruf alanı ve güç tasarrufu sağlar.
• [FONT=0]Sistem-Level Duty Bisikleti:[Dönetici:[Dönetici:0) Bir af-amp, belirli bir kapatma modundan yoksun olsa bile, dış tedarik raylarının bir yük geçişi aracılığıyla bir güç azaltılabilir.Bu yaklaşım, tüm analog ön uçların yalnızca kısa bir satın alma penceresi sırasında güçlendirildiği kablosuz sensörde yaygındır.
• [FONT:0)Process-Level Leakage Rez: Gelişmiş SOI ( ⁇ -on-insulator) süreçleri büyük ölçüde sızıntı akımlarını azaltır, I_).Q her zaman devreler için bir dizi.

Bu tekniklerden birinden daha fazla bir araya gelmenin genellikle çok açıklayıcı fayda sağladığına değerdir. Örneğin, bir kapatma pin ile nano güçlendiricisi ortalama I_)Q) altında 10 nA'nın altında% 0.1 oranında görev döngüsüne sahip olan bir uygulama, iç mekandaki kaynaklardan elde edilen kaynakların verimli bir şekilde işlenmesine olanak sağlar.

Quiescent Current Truely

Küçük akımlar dahil edildi, I_)Q) dikkatli bir tezgah uygulaması talep ediyor. Mikroamper modunda standart bir multimetre, tedarik gerilimini değiştiren ve doğru-amp'ın işletim noktasını değiştirir.

• [FONT:0]Shunt Direnç ve Hassasiyet Voltmetre: Bilinen bir direnişçi (örneğin, 1 ⁇ A aralığı için 100 ULLA aralığı) tedarik hattı ile ve yüksek hacimli voltmetre ile gerilim azaltımı ölçmek.
• [FONT=0) Kaynak-Meter Unit (SMU): ), Keithley 2450 gibi dört akrepli bir SMU, güvenilir yük gerilimi ve mevcut yük gerilimi ile ölçülebilir, doğrudan I_).Q
• [FONT:0)Op-Amp Supply Current Watch with a Sense FET:[Dönetici: 1 ) Bazı değerlendirme modülleri, mevcut tedarikin bir kısmını test pin'e dahil etmek için bir algı içerir, uygun olmayan bir izleme sağlar.

Ölçümleme yapıldığında, af-amp, non-oscillating state, girişler düzgün bir şekilde önyargılı ve yük yüklenemez. Herhangi bir parasitik oscillation, I_{)Q[DK[D) ek olarak, sıcaklık ölçümünün aşırı derecede gerekli olduğu için test edilebilir.[Dönetici:2).Q[DD) CMOS op-amps'ta 100 dakikayı en aza indirmek için 100 x ile 5× arasında bir miktar tasarruf sağlar.}

Düşük Quiescent Current Uygulamaları için Op-Amps'ı seçin

Hassasiyet, hız, tedarik gerilimi ve tüm I_)Q) kararlarla etkileşime girilmesine yardımcı olur. Aşağıdaki kontrol listesi alanı daraltır:

1. Kapalı-loop bant genişliğine dayanan minimum GBW'yi tanımlamak.Rektörlere bakın[D:0)Q) Enerji bütçenizi karşılayan bir güç bant genişliği oranı sağlar. Bazı ultra-düşük güçlendiricileri feda etme aşaması marjını düşünün; geri bildirim yapılandırmanızda istikrar doğrulayın.
2. Toplam entegre gürültüyü hesaplayın. Multiply the voltaj noise yoğunluk by the square Root of theband. Eğer sonuç sinyal-noise oranını tehdit ederse, biraz daha yüksek I_{)Q[D][/FONT) daha düşük gürültüyü azaltmak için dış filtreleme kullanın.}
3. Çıktıyı hızlandırın ve mevcut yükyü sağlayın.Aktifin çıktı aşaması en kötü durumdaki yük altında lineer kalır, bu da daha yüksek bir I_)Q) sınıfı-AB önyargısını kontrol edin.
4. Bir kapatma pininin kullanılabilirliğini kontrol edin. Statik I_)Q) yüksek görünüyor, hızlı bir kapanış, uygulamanız için uyanık tutma süresini önemli ölçüde azaltılabilir.
5. Tüm işletim sıcaklık aralığı ve tedarik gerilimi üzerinde quiescent akımını gözden geçirin. Datasheet "tipik" 25°C'deki değerler yanıltıcı olabilir; her zaman maksimum spektraliğe bakın.En yüksek sıcaklık ve en düşük faiz gerilimine bakınız.
6. Uygulamaya özgü ailelere bakın: Belirli kullanım koşulları için sıfır nano güç akorları veya düşük puanlar[Dön:0)Q[D:0) eş algılama için entegre referans ile ilgili olarak hesaplamalar yapılır. Bunlar özellikle kullanım koşulları için optimize edilir ve basitleştirebilir.

Örneğin, I_{)Q[DÜye Olmayanlar İçindekiler, tam tersine aşırı, doğrulayıcının [DÜye Olmayanlar İçindekiler İçindekiler İçindekiler”[GÜNÜye Olmayanlar İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler İçindekiler)}

Power Supply Range ve Process Technology

Quiescent akımı sadece yükselticinin iç tasarımının bir fonksiyonu değildir; tedarik gerilimi aralığı da önemlidir. $ 1.8 V için 5.5 V işlemi için belirtilen bir af-amp, önemli ölçüde daha az I_{[D[D[D][D][D][D][D][D][D][D][/FONT][/FONT=D][/FONT=D][/FONT=D][/FONT=D][/FONT=D][/FONT=D][/FONT=D FONT=D D =D =D =D=D=D=D =D =D=D=D=D=0|D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=0|D=D=D=D =D=D=D=D =D=D D =D=D=D D =D D=}

65-nm ve 40-nm CMOS gibi mobil elektronik düğümler tanıtıldı, son derece düşük güç analog bloklarını etkinleştirdi.Bu süreçler düşük şarjlı transistörleri kullanıyor ve her iki quiescent mevcut ve ölü bir alan için optimize edilmiş parasitik ölçeklendirmek için optimize etti. Sonuç olarak, tek bir çip birden fazla düşük seviyeli bir çip_{) daha fazla sızıntıyı azaltabiliyor}).

Tedarik gerilimi de gürültüyü etkiler. I_)Q) Ticaretten düşük tedarik gerilimlerinde, giriş aşamasının transkondüktörlüğü azalır, daha yüksek I_{Q) [DDD:0) Aynı gürültü performansı korumak için güç tasarrufuna karşı çıkmak için.Bu nedenle, ultra-düşükücük V) aslında daha yüksek I) ihtiyaç duyar.Q[FLT).}

Quiescent Current

Quiescent akımı sıcaklık üzerinde sabit değildir. CMOS op-amps, I[D:0)Q[D:0)[Dönüşüklümler için sıcaklık artışları ve daha fazla artış gösterir[Dönüşük sıcaklıklar, yüksek çözünürlükte)[Dönemli sıcaklık artışları ile ilgili olarak, yüksek çözünürlükte hesap verebilir.[Dönemli)[Dönemli ısılar için ısıtılır.[Dönemli ısılar için ısıtılır.[Dönemli)[Dönemli ısılar.

Örneğin, tipik bir nano güç aktısı I_{)Q[DD:0)[25 °C'de 300 nA, ancak 125°C'de 600 nA veya daha fazla tasarım olabilir. Birden fazla yükselteçle, bu doubling, daha büyük bakır uçaklarını kullanarak veya zorla hava akışını kullanmak gibi toplam güç dağılımını zorlayabilir.}

Trendler ve Gelecek Yolları

Bataryasız enerji-harvesting sistemlerine doğru itki ve kenardaki AI'nın çoğalması, mevcut üç önemli trendin daha fazla azaltılmasını sağlıyor:

• [FONT=0)Sub-threshold Analog IP:) Foundries, tamamen zayıf inversiyonlarda çalışan analog bloklar için standart cep kütüphaneleri sunuyor, I_).Q).
• [FONT:0] Event-Driven Amplifiers:[Döneticileri: [Dön zamanlı işlem, etkinlik odaklı veya “spiking” yükselteçleri yalnızca bir giriş değişikliğinin programlanabilir bir eşiği aştığında güç tüketiyor. Bu statik mevcut tamamen ortadan kaldırır, sadece dinamik tüketim ve sızıntılar için idealdir.
• [Dönetici İşleme ile Tasarım: [Dönetici:0] Dijital alanda hesaplamak için, analog bloklar, analog ve sayısal optimizasyon arasındaki çizgiyi bulanıklaştırabilir._{).[D[DD][D][/FONT=D][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=I=I=I=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT}

Bu gelişmeler, quiescent akımı kavramının, veri tablolarına uygun olarak, hatta alt mimarilerin her zaman sistemlerde daha küçük bir endişe haline getirilmesini önerir. Tasarımcılar, yeni düşük güçlendirici aileler hakkında bilgi sahibi olmalıdır ve belirli uygulama kısıtlamalarına karşı değerlendirmelidirler.

Başka bir yükselen alan yakın-zero I _{)Q[D][D][/FONT=0) yükselticilerin, yükselteçmiş mikrofon arayüzleri için uygun hale getirilmesi gerektiği yerde, 1.2 V güneş hücresinden çalışmaları gerekir. Bazı son ürünler IQ).}

Pratik Tasarım Örneği: Battery-Powered CO2 Sensör Analog Front-Bitiş

Kavramları göstermek için, 1000 V / V'lik bir yüzeyin tamamının sürekli çalışmasını sağlayan taşınabilir bir CO2 monitörü hayal edin.Thetel sinyali yavaş-varying voltaj, tipik olarak 1 Hz genişlikten daha az, bir kazanç gerektiren bir taşınabilir CO2 monitörü 5 yıl boyunca sürekli bir V lityum batarya son vermelidir.

MAX40004 gibi nano güç aranjını seçmek (I_)Q) = 03 μA, elde etmek için üç yükselteç aşamasına izin verir, ancak toplam statik akım 1 μA'nın altında kalan 1 μA'nın toplam düşük güç ADC ve bir mikro kontrol cihazının sabit bir şekilde çalışmasını sağlar.

Uygulamada, tasarım aynı zamanda, bir kapatma pimi ile bir parçası olarak algılanması gerekir, bu da dinamik güce hükmeden bir ısıtma akımına ihtiyaç duyar, ancak statik kısım büyük ölçüde af-amp I_Q) ile bir araya gelir.

Özet Özet Özet Özet Özet Özet Özet Özet Özet Özet

Quiescent current, bir af-amp veri tablosunda tek bir çizgiden çok daha fazlasıdır - yükselticinin temel tasarım seçeneklerine ve sistem düzeyinde güç verimliliğine hakim bir faktöre giriş yapın.Influing, appreciating the trade-offs withband, noise, and slew rate, and apply modern nanopower architectures and task-cling techniques, mühendisler zamanlarını genişletebilir, bataryaları ve termal yönetimi.In processes maintain to forward, the tools for reach the tools for reach the trade-low I_{Q][FLT][Döneticileri ve elektriksel boşluklar arasındaki mesafeyi sıkı bir şekilde genişletebilir.}