当前位置:首页 > 厂商动态 > ADI
[导读]高性能,低功耗:越来越多的应用需要满足这一需求,尤其是由电池供电的移动设备。特别是在物联网、工业4.0和数字化时代,这些手持设备大大方便了人们的日常生活。从移动生命体征监测到工业环境中的机器和系统监测,很多应用纷纷受益。智能手机和可穿戴设备等终端用户产品也要求更高的性能和更长的电池寿命。

高性能,低功耗:越来越多的应用需要满足这一需求,尤其是由电池供电的移动设备。特别是在物联网工业4.0和数字化时代,这些手持设备大大方便了人们的日常生活。从移动生命体征监测到工业环境中的机器和系统监测,很多应用纷纷受益。智能手机和可穿戴设备等终端用户产品也要求更高的性能和更长的电池寿命。

因为提供电源的电池电能有限,所以需要在使用消耗电流最小的元件,以最大限度延长设备的运行时间。或者,通过降低功耗,使低容量电池也可以实现相同的电池寿命,同时减小尺寸、重量和成本。温度管理同样不容忽视。同样,更高效的元件也起积极作用。冷却管理需要占用空间,如果产生的热量减少,占用的空间也会减少。目前,市面上提供多种低功耗,甚至是超低功耗(ULP)元件。本文着重探讨低功耗运算放大器

功耗与性能的权衡

在选择合适的放大器时,往往需要考虑运算放大器的功耗,并做出权衡。

低功耗往往也意味着低带宽。但是,这也取决于给定的放大器架构和稳定性要求。寄生电容和电感越高,通常带宽越低。例如,电流反馈放大器提供相对较高的带宽,但精准度较低。我们可以使用一些技巧来提高带宽-功率比。

例如,增益带宽积(GBW)一般如下:

运算放大器功耗与性能的权衡

Gm表示跨导,或者是输出电流和输入电压之比(IOUT/VIN),C表示内部补偿电容。

增加带宽的典型方法是增加偏置电流,这会使Gm增加,但会消耗更多功率。为了保持低功率,我们不愿意如此。

通常,补偿电容会设置主极点,所以理想情况下,负载电容根本不会影响带宽。

受放大器的物理特性限制,电容较低时,通常可以获得更高带宽,但这也会影响稳定性,在低噪声增益下,其稳定性会得到提高。但是,实际上,我们无法在更低噪声增益下驱动大型的纯电容负载。

在使用低功耗运算放大器时,需要权衡的另一因素是通常较高的电压噪声。但是,输入电压噪声是放大器最主要的噪声(占总输出宽带噪声的一部分),但也可能是电阻噪声。总噪声最主要的部分可能来自于输入级中的噪声源(例如,集电极产生散射噪声,漏极产生热噪声)。1/f噪声(闪烁噪声)因架构而异,是由元件材料中的特殊缺陷引起的。所以,它一般取决于元件的大小。相反,电流噪声在更低的功率电平下通常更低。但也不容忽视,尤其是在双极放大器中。在1/f区域,1/f电流噪声是放大器输出端的总1/f噪声的主要来源。其他权衡因素包括失真性能和漂移值。低功耗运算放大器通常表现出更高的总谐波失真(THD),但是和电流噪声一样,双极放大器中的输入偏置和失调电流会随着电源电流降低而降低。失调电压是运算放大器的另一个重要指标。一般可通过调整输入端元件来降低影响,因此不会在低功率下导致性能大幅降低,所以VOS和VOS漂移在功率范围内是恒定的。外部电路和反馈电阻(RF)也会影响运算放大器的性能。电阻值较高时,动态功率和谐波失真会降低,但它们会增大输出噪声,以及与偏置电流相关的误差。

为了进一步降低功耗,许多设备都提供待机或睡眠功能。这样重要设备功能在闲置时可以停用,根据需要重新激活。低功耗放大器的唤醒时间通常更长。表1对前文所述的权衡因素进行了归纳和汇总。

表1.低功耗运算放大器的权衡

运算放大器功耗与性能的权衡

ADA4945-1双极性差分放大器妥善地权衡了上述这些特性。它具有低直流失调、失调温漂和出色的动态性能,非常适合多种高分辨率、功能强大的数据采集和信号处理应用,这些应用通常需要使用驱动器来驱动ADC,如图1所示,由ADA4945-1驱动AD4022 ADC。 ADA4945-1可配置多种功率模式,您可以在特定转换器上更好地权衡性能与功率。例如,在全功率模式下,可与AD4020配对,降低至低功耗模式后,可以适应AD4021或AD4022的低采样速率。

运算放大器功耗与性能的权衡

图1.高分辨率数据采集系统的简化信号链示例

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

物联网 (IoT) 正在兴起。智能设备正在释放技术优势,帮助人们创造附加值,提高行业生产率。然而,物联网也带来了许多挑战,例如新技术的复杂性,以及获取和处理数据以做出明智决策的需求。换句话说,将产品特性转化为系统解决方案...

关键字: 英飞凌 物联网

当前,新能源车正处于高速发展阶段,为动力负载供电系统的稳定运行提出了全新挑战。能否有一种新型大电流负载点转换器,可满足电源负载系统设计中对高效率、高密度、可靠功率级日益增长的需求。对此,ADI公司推出了LTC7050 S...

关键字: ADI 高频负载点

Semtech LoRa®设备和LoRaWAN®通讯协议助力实现更及时、高效、智能的智慧校园室内空气质量监测。

关键字: 物联网 人工智能

在工业、汽车和仪器仪表应用中,因操作不当、存在电气噪声的操作环境,甚至雷击造成的大瞬态电压可能会形成巨大压力,导致通信端口和基础电子设备受损。对此,ADI推出了信号和电源隔离式ADM3055E/ADM3057E CAN...

关键字: ADI ADM3055E ADM3057E CAN FD

拥有 5G、人工智能、物联网等新技术的支撑,智能家居行业逐渐从单品智能迈入全屋智能阶段 。其由于全屋智能产品特殊性,落地安装涉及到方案场景设计、布线,安装,施工、后期维护更新等多个环节,整体最好的实施路径是通过房屋整体装...

关键字: 全屋智能 5G 物联网

经过几十年发展,嵌入式技术已经用在了我们生活中的方方面面,但是嵌入式始终都带有小众,专业性强的属性,让很多非嵌入式领域的同学望而却步。近十几年的发展,物联网覆盖了越来越多领域,包括了家居,商业,工业,农业等领域,不仅吸引...

关键字: 嵌入式 物联网 技术

随着IT技术飞速发展,互联网已经进入了“物联网”时代。物联网中需要的大量设备不在依赖人与人之间的交互产生联系,更多通过协议、通信、程序设计等方式连接到一处。即 “物联网”的目的则是让所有的物品都具有计算机的智能但并不以通...

关键字: 嵌入式 物联网 计算机

(全球TMT2022年10月17日讯)Analog Devices, Inc和Keysight Technologies, Inc.宣布合作,共同加速相控阵技术的推广与部署。相控阵技术能够简化与创建卫星通信、雷达和相控...

关键字: ADI TECHNOLOGIES KEYSIGHT 相控阵

物联网正在扩大规模并加速发展,进而驱动着全新的经济。而Arm生态系统正是这一巨大机遇背后的推动力。

关键字: ARM 物联网

知乎上有好事者对《西游记》的故事线做过统计,从保护唐僧遭遇各种艰难险阻到最终取得真经,神通广大的孙悟空一路上遇到各种危险,共求助22次,观音菩萨和天庭诸神不断出面帮大圣搞定各种凡间险恶。每次恶斗不赢吃尽苦头后,大圣总是会...

关键字: ADI 云端求助

ADI

718 篇文章

关注

发布文章

编辑精选

技术子站

关闭