支持藍(lán)牙連接的低能耗可穿戴醫(yī)療健康參考設(shè)計精選

　　您不僅需要設(shè)計一款低電源電壓的基本運(yùn)算放大器電路，而且還需要使用高電壓、低成本運(yùn)算放大器來節(jié)省成本。這行嗎？我會教您如何辨別。

　　我首先以 LM324 器件為實(shí)例，因?yàn)樵撈骷r格不貴（很普遍），而且工作電壓低至 3V。LM2902 支持 -40C 的工作溫度，我將使用該器件作為一種個人設(shè)計挑戰(zhàn)，因?yàn)榈蜏叵碌亩O管壓降最大。因此，溫度是為輸入輸出電壓范圍引起最多問題的因素。

　　第 1 步：針對 VCC 檢查有效輸入輸出電壓范圍。

　　LM2902 沒有 3V 參數(shù)，因此我使用圖 1 中的 5V 參數(shù)。

　　圖 1：TI LM2902 的 5V 參數(shù)

　　輸入共模覆蓋 5V 及更高電壓，但對于 3V 而言，我只能靠自己了。電子技術(shù)規(guī)則在 3V 下仍然適用，因此我可使用“滿量程”VICR 公式 0 至 Vcc-2V 得到 0V 至 1V 的輸入范圍。

　　25C 下的 VOH 相當(dāng)簡單，VCC-1.5V 為 1.5V，但整個溫度范圍規(guī)范是 23V，這對于 LM2902 來說是 VCC-3V。在 VCC=3V 時其可降低至 0V……，顯然無法使用！我通過查看產(chǎn)品說明書原理圖，看到了兩個 VBE 壓降。假設(shè)溫度系數(shù)為 -2mV/C，-40C VOH 則降低 260mV （2*（-40C-25C）*-2mV/C）。為獲得少量設(shè)計裕度，我將其定為 300mV。我的最新 VOH 現(xiàn)在是 1.2V （VCC-1.5V-0.3V）。

　　VOL 對于所有溫度而言一般是 0V，但有個問題，這只適合端接至接地的負(fù)載。對于需要輸出吸收電流的負(fù)載而言，那就不同了。為此，我將參考 LM2904-N 產(chǎn)品說明書中的吸收電流圖（圖 2）。它同樣適用于 LM2904。

　　圖 2：LM2904 的電流吸收

　　適中電流的 VOL 低于 0.8V，但這依然是 25C 的數(shù)據(jù)及典型圖表?；仡櫼幌庐a(chǎn)品說明書原理圖，該性能說得通。這次對于更高電流驅(qū)動器而言，我只看到了 1VBE。假設(shè)溫度系數(shù)是 -2mV/C，-40C VOL 增加 130mV （（-40C-25C）*-2mV/C）。為得到一定設(shè)計裕度，我將其定為 200mV。我的最新 VOL 是 1.0V （0.8V+0.2V）。

　　第 2 步：查看電壓范圍結(jié)果，看能否通過它們實(shí)現(xiàn)任意設(shè)計

　　輸入范圍是 0V 至 1V — 這很有難度，但我能做到。

　　輸出范圍是 1.0V 至 1.2V — 這非常難，我做不到。

　　第 3 步：要有創(chuàng)造性。

　　好消息是，如果輸出吸收的電流沒必要大于幾微安，那么輸出范圍就可以是 0V 至 1.2V。此外，輸出電壓范圍還可通過在輸出引腳上使用上拉或下拉電阻器增加。

　　下拉電阻器對 VOL 的實(shí)效只需通過計算所驅(qū)動的負(fù)載便可確定，但一定要將反饋網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載包含在內(nèi)。LM2904 不會對 VOL 的電阻器產(chǎn)生反作用。

　　上拉電阻器對 VOH 的實(shí)效可通過計算所驅(qū)動的負(fù)載確定。但是，LM2904 中的低電流吸收（一般是 30uA） 要計入上拉電阻器所應(yīng)提供的電流中。

　　因此，LM2902 和其它高電壓低成本運(yùn)算放大器可在指定最小電源電壓下使用。但負(fù)載電流、負(fù)載電流極性、輸入電壓和輸出電壓都必須經(jīng)過精心計算，才能避免設(shè)計誤差。

　　更寬泛的溫度選項(xiàng)

　　TI 一系列標(biāo)準(zhǔn)邏輯、電源和放大器產(chǎn)品的強(qiáng)大功能可為工業(yè)設(shè)計實(shí)現(xiàn)更高的靈活性。我們提供 500 多種適合更大溫度范圍（–40C 至 125C）的器件。

　　作者：Ron Michallick 德州儀器

　　原文請參見：http://www.deyisupport.com/blog/b/signalchain/archive/2014/05/13/51699.aspx

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