Neden Rail-to-Rail Op Bir Pil-Powered Dünyadaki Madde

Battery-işletli elektronik temel olarak kişisel, tıbbi ve endüstriyel teknolojiyi yeniden şekillendirmiştir. Uydu kanallık yapan, biyometrikleri yıllarca uzaktan çevre sensörlerine takip eden, her cihaz ortak bir kısıtlama paylaşıyor: Sınırlı bir enerji bütçesi. Analog sinyal zincirinde, operasyonel yükselteçler (op amplifikler) genellikle bu bütçenin önemli bir kısmını alır ve böylece hızlanan elektrik akımını ortadan kaldırır veya bu tür bir yük devretme gücü azaltır.

Tam olarak bir Rail-to-Rail Operasyonel Amplifier Nedir?

Herhangi bir op amp, belirtilen ortak nokta gerilimi aralığı ve bir çıkış gerilimi hızlandığında, tek bir 3.3 V tedariki tarafından desteklenen geleneksel bir yükselteçte, giriş aşaması sadece 0,5 V ve 2.8 V arasında güvenilir bir şekilde çalışabilir ve çıktının V'nin üzerindeki 0,4'ün üzerindeki V'ye kadar sönüllüce veya V'ye kadar sönüllüce genişletilebilir.

Giriş Aşama Topoloji

Rail-to-rail giriş aşamaları genellikle paralel olarak iki tamamlayıcı diferansiyel çift kullanır: P-channel MOSFETs ile pozitif demiryolunun yakınında sinyalleri işlemek için yapılan bir programdır ve N-channel MOSFET'ler ile yakın zemindeki sinyallerin yanı sıra, iki çift arasında, negatif tedarik edilen geçiş noktalarının da tam olarak doğrulanması için doğru bir şekilde geçiş yapar.

Çıktı Yenilik

Çıkış raylı yükleri genellikle raylara giden yollara ve tedarik gerilimine sahip iç şarj teknikleri kullanarak, tasarımcılar 10-50 mV'nin üzerindeki baskıları azaltırlar.Bu, ADCs'leri tam ölçekli giriş aralıkları ile birlikte, tedarik gerilimine karşılaştırıldığında, hızlı bir şekilde azaltılır.

Neden Battery-Operated Cihazlar Demiryolu-to-Rail Amplifiers'a bağlı

Portre elektronik nadiren istikrarlı, yüksek gerilim tedarikinin lüksünün keyfini çıkarır. Örneğin, 4'ün üzerindeki deşarj döngüsüne başlar ve 3.0 V'da silinebilir olarak kabul edilebilir.Bu aralığın üzerinden analog ön uçlar lineer kalmalıdır ve anlamlı sinyal amplifikasyonu üç eşzamanlı zorlukla çözmelidir:

  1. [FONT:0]Headroom at end-of-life.[DÜT:1] Cihazın gerilim bilgeleri olarak, geleneksel yükselteçler, sinyal klibi veya bir prematüre zorlamasına neden olabilir. Bir demiryolu-çizgin abrüvermez son kullanılabilir bir yüksilebilir bir yükseyerek, sistemin bazı durumlarda% 20'ye kadar operasyonel hayatını uzatabilir.
  2. [FONT:0) Tek başına basitlik; [Dönetici:0] Bir negatif demiryolunu veya artırılmış bir tedarik alanını tüketerek, tek düşük gerilimli bir demiryolundan işletmek, yükseltici bir DC-DC dönüştürücüye ihtiyaç duyar, BOM maliyeti ve durarak gücü azaltır.
  3. [FONT:0]Direct ADC interface.[[Dönetici:0] Birçok modern düşük güç ADCs, demiryolu-to-ray giriş sinyalleri kabul ediyor. Kombinasyon sinyalini kullanarak dönüştürücünün çıktısını sayısal girdi aralığına göre 0.6 V'ye kadar yükseltebilir.

Portreatif Tasarımlarda Anahtar Performans Avantajları

Genişletilmiş Battery Run-Time

Bir af amplitüdün enerji verimliliği yalnızca veri sayfasında mevcut tedarikle ilgili değildir; aynı zamanda yükselticinin mevcut tedarik gerilimini nasıl etkili bir şekilde kullandığı da kapsar. Geleneksel a amp amplitüdücüler, her demiryolunun 50 mV'de işletmesini hızlandırabilir - 1 V madeninden tasarruf sağlar ve doğrudan batarya işlemine izin verir.

Wider Dynamic Range ve Higher Signal Fidelity

Düşük gerilim sistemlerinde, her bir dinamik aralığın başı, 0-1.2 V'lik bir ölçümde bulunan bir sensör, 3 V ADC'nin sabit diskoyu korumak için % 2.4 V'ye kadar yükseltebileceği bir yükselticiye ihtiyacı vardır. Sonuç, 2.5 V'de bir ses çoğaltması, sıfır marjda değiştirilebilir; ince fotoplemografide tespit edilen bir sinyalin tam 2.4 V hıza kadar yüksek çözünürlükte kalınmasını sağlar.

Basitleştirilmiş ve Küçük Güç Mimarisi

Olumsuz bir tedarik veya bir artış aşaması sadece dönüştürücü IC değil, aynı zamanda kondüktör, kapasitörler ve PCB yönlendirmesi. Uzay tasarrufları özellikle de işitme yardımlarında değerlidir, gerçek kablosuz stereo (TWS) kulakbuds ve implantable tıbbi cihazlar, masa alanının kare milimetrede ölçüldüğüdür; tek başına demiryolunun toplam 500 mm'lik bir göstergesi olarak yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, otomatik olarak yüksek çözünürlükte otomatik olarak yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunur.

Sensör Interfaces'de geliştirilmiş Hassasiyet

Birçok sensör – dosmo çiftleri, baskı köprüleri ve elektrokimyasal hücreler – geniş bir batarya gerilimi üzerinde doğrulukla ortaya çıkan küçük boşluklar, zemin veya kan-glukose metreye doğru, bu yükseltgen girişteki tüm yükselteç noktaların tamamında doğru bir şekilde sabitlenebilir.

Pratik Tasarım Yönleri ve Ticaret-Resimleri

Demiryolu-rayış a amplitübü net avantajları olsa da, mühendisler maksimum performans çıkarmak için birkaç tasarım nüksine yol açmalı.Bu ticaret-offs, bataryanın tam deşarj aralığındaki sorunsuz sürprizlere engel oluyor.

Crossover Distortion and Footroom

Ek olarak, bitmiş devrelerin, küçük bir “ölün bölgesi”, hızın ortasına yakın görünebilir – ancak modern tasarımlar bunu sınıf-AB önyargıları ile en aza indirirken, her raydan 100 mV'ye kadar sürebilirken, 10 kULL yükün altındaki gecikmeden kaçınmak için.

Bias Current ve Gürültü

Eksperatif çiftler arasındaki geçiş aşamaları, bağlantıdaki ses veya giriş dağılımındaki hafif bir artış gösterebilir.In noise-sensitive applications like audio preamplifiers or high-impedance sensörleri, giriş noktası mimarisinin doğrudan bu parametreleri nasıl etkilediğini gösterir. Bazı yeni cihazlar bir sinyalli tümleme ile tek bir diferansiyel çift çalıştırılır.

Stability and Slew Rate Limitations

Bazı demiryolu-rayış aşamaları, belirli bir operasyon bölgelerinde daha yüksek çıktıya sahiptir, bu da yüksek oranda yüksek çözünürlükte sabit bir yükle etkileşime girebilir.In portatif ses, bir kulaklıkun bir demiryolu-to-rayışın yüküne sallanması gerekir, yüksek çözünürlükte yüksek bir sürücüyü seçmek için özel bir sürücüyü seçmek için yüksek çözünürlükte (>5 V / μs) ve kapasitif yük sürücüsü tercih edilir.

Termal Tahminler

Kompakt giyilebilir tasarımlarda, ısı dağılımı büyüyor.Bu efekt, yüksek çözünürlükte olan 8 V'de çalışan Rail-to-rail ops, ancak yüksek sıcaklıklarda ağır yükler kullanırken, -40C'dan +125°C'ye kadar, mevcut ısıtılmış ısı paketleri kullanarak ısıtılabilir ve ısıtılabilirliği kontrol edin.

Uygulamalar Portreron Spectrum

Akıllı telefonlar, Tabletler ve Giyilebilirler

Modern telefonlar, ses kodcular, haptik sürücüler ve sensör-hub ön uçları için bu işlevleri doğrudan 3.7 V bataryalı trenlerden işletmek için sağlar, hatta 3.0 V. Akıllı gözlemler, bu ölçümler, kalp hızı ve kan oksijeni ölçtü, fotodiode transimpedans yükselticileri tek basamaklı milis seviyesinde lineerliği korumak zorundadır.

Tıbbi ve Fitness Giyim

Gürültülü bir ortamdan biyopotansiyel sinyalleri elde edebilir, ancak düşük tedarikli bir cep telefonuna sahip olan küçük ve rahat bir cep telefonuna sahip olan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte 10 binden fazla yük devretme işlemine izin verir.

Kablosuz Sensör Nodes ve IoT Endpoints

Hassas tarım veya akıllı bina uygulamaları, batarya destekli sensör düğümleri saatte birkaç kez çevresel verileri örneklemelidir ve sonra birkaç nanoamps algılamaya geri döner, genellikle bu kullanım durumunu yalnızca milisaniyeler için çalışır, böylece kapalı akım ve uyanma zamanı kritiktir. Birçok demiryolu-to-çizoratörleri, mikrosaniyeler içinde sabit olmayan 10.000'e kadar sabitlenebilir ve otomatik olarak bu kullanım durumunu doğrudan ele alır.

Portatif Ses ve multimedya

Mobil medya oyuncularının kabin yükselteçleri, yüksek çözünürlükte yer alan dış sinyal bozulmasına yönelik yüksek çözünürlükte raylı sistemlere yönelik gerilim salımı sağlar.Bir demiryolu-çisi çıkış aşaması, düşük gerilimli bir tedarikten daha yüksek ses çıkarma sağlar. Profesyonel alan kayıtları için, demiryolu-to-rayış noktalarının altındaki yüksek çözünürlükteki hızlarda (vücut hıza) yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanım sağlar.

Doğru Rail-to-Rail Op Ampi Seçin: Kısa Bir Kılavuz

Piyasada yüzlerce demiryolu artırılmış af ampletüdleriyle, birkaç anahtar spesifike odaklanma, batarya destekli tasarım için seçimi daraltmasına yardımcı olur:

  • [FONT:0)Supply gerilim aralığı ve quiescent mevcut.[[Dönetici:0) En düşük beklenen batarya gerilimi altında minimum tedarik gerilimine bakın.Her zaman sensörler için, 500 nA veya daha az quiescent mevcut per kanalla cihazları seçin.
  • [FONT=0)Input common-mode aralığı (kahkaha dahil)[Uygunluk aralığına göre)[i], giriş aşamasının sıfır volt ortak-mode ile başa çıkabileceğini belirtir. Gerçek demiryolu-to-ray girişleri negatif tedariki içerecek şekilde belirtilmiştir.
  • [FONT=0)Output gerilimi yük altında hızla yayılıyor.[DÜT:1] Datasheet eğrileri, belirli bir yük direnişi için demiryolulara ne kadar yakın olabileceğini gösteriyor. Hedef maksimum dinamik aralığı için 100 mV başroom için daha az.
  • [FONT=0]Band genişlik ve yarık oranı.[[Dönetici:0]Band genişlik ve yarılık oranı % 0,9,0,0|Band genişlik ve yarılık oranı.[Dönetici:0).Bir 1 MHz GBW genellikle ses ve düşük frekanslı sensörler için yeterlidir.
  • [FONT=0]Noise and dengeleme gerilimi.[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSTR:0)Noise and dengeleme gerilimi.[[Dönetici:0) Sensör uygulamaları için, düşük 1 / gürültü ve düşük dengeleme sıcaklığın üzerindeki aşırı geniş bant genişliğinden daha önemlidir. giriş gerilimi gürültünün 20 nV/POSHz'nin altında 1 kHz ve dengenin 1 mV'nin altında dengelenmesi için bakınız.
  • [FONT=0)Pazarlama ve ayak izi [Dönetici:0) SC-70 (2.1 mm x 2.0 mm) veya çip-ölge (0.8 mm x 0.8 mm) gibi küçük paketler kritik yönetim alanı sağlar.Köpücük ped veya maruz kalan ped ısı dağılımı için uygun şekilde rotalanır.

Sonraki şey: Low-Voltage Analog Tasarımdaki Trendler

Esnek elektrikli el aletlerinin geliştirilmesi, enerji tasarrufu ve tek bir pakette kullanılan alüminyumlar için ek olarak, sıfırlı sistemlerdeki tüm sensörleri daha düşük bir şekilde güçlendiriyor.Influencesing 3.0 amplitüdleri sayesinde, tek bir pakette kullanılan aDCs ve ADCsler ve ADCs'ler, daha düşük çözünürlükte tüm sensörleri güçlendiriyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Rail-to-rail operasyonel yükselteçler, bir niş çözümden, temel bir bina blokunu batarya-işletli elektronik için satın alma ve hızlı bir şekilde tedarik eden sinyalleri kabul etme yeteneği, tam tedarik geriliminin tüketici, tıbbi ve endüstriyel alanlarda daha uzun süreler ve daha basit bir şekilde yayılmasına dikkat edin, enerji-enerji-dönüşümlerinin kalbinde oturtulmasına dikkat edin, tasarım ticaret-dönüşümleri her iki yönlü elektriksel açıdan daha kolay bir şekilde şarj edilebilir ve kolayca kullanılabilir cihazlarla yönetilebilir.