電流檢測(cè)和控制應(yīng)用

根據(jù)具體要求的不同，檢測(cè)電流強(qiáng)度的方法很多。其中包括使用電阻器的分路傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器以及電流互感器。在本例中，我們將考察應(yīng)用于分路傳感器的運(yùn)算放大器的要求?，F(xiàn)今的分路傳感器技術(shù)已發(fā)展到具有高精度，并可提供低成本優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)，并且適用范圍廣。

基本而言，分路傳感器技術(shù)是將一個(gè)電阻器置于被測(cè)量電源的線(xiàn)路中。因?yàn)殡娮鑹航禃?huì)影響功效，所以通常需要使用盡可能小的電阻值。而這就意味在電流檢測(cè)應(yīng)用中，必須放大相對(duì)較小的電阻差分功率。

因此，運(yùn)算放大器電路必須提供高共模范圍和高精度。低功耗也是一個(gè)重要要求，特別是對(duì)電池應(yīng)用的傳感器。嵌入式電流檢測(cè)電路也需要相對(duì)便宜，以便不顯著增加被監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的物料成本。

此外，對(duì)許多工業(yè)、公用事業(yè)和通信電流的檢測(cè)應(yīng)用，運(yùn)算放大器需要在極端溫度或長(zhǎng)期使用條件下的漂移最小。例如，部署在電線(xiàn)桿頂?shù)碾娏鱾鞲衅饔捎诒┞对谙鄬?duì)惡劣的環(huán)境變化中，所以需要提供長(zhǎng)期的穩(wěn)定性能而不產(chǎn)生昂貴的維護(hù)要求。

許多基于分路器的電流檢測(cè)應(yīng)用都采用了運(yùn)算放大器，例如以最小封裝尺寸提供低功耗與高精度的基于斬波的零漂移放大器——ISL28133或ISL28233。此外，如圖2所示，這些斬波穩(wěn)定型CMOS器件在極端溫度和長(zhǎng)期使用條件下提供卓越的低漂移特征。

圖2 將失調(diào)電壓在溫度和時(shí)間上的漂移將到最小化，ISL28133是一款單一斬波穩(wěn)定型運(yùn)算放大器，而ISL28233是同一款放大器的雙器件。

電流檢測(cè)是早已用于許多行業(yè)領(lǐng)域（如消費(fèi)、工業(yè)、通信和公用事業(yè)等）的最普遍應(yīng)用之一，隨著新型電子器件的大量增加和人們對(duì)“綠色”電源管理技術(shù)的日益重視，其重要性日益提高。上文描述的斬波穩(wěn)定型精密運(yùn)算放大器提供極低失調(diào)電壓和失調(diào)偏移、軌到軌輸入和輸出以及低功耗，可滿(mǎn)足日益增加的嵌入式電流檢測(cè)的應(yīng)用需求。

手持式有毒環(huán)境安全監(jiān)測(cè)儀

最后一個(gè)應(yīng)用例子是將大量不同傳感器輸入集中在一個(gè)設(shè)備中，該設(shè)計(jì)表明良好設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器有助于處理緊湊型便攜設(shè)備上的多傳感器信號(hào)鏈。用于監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)環(huán)境的手持式設(shè)備越來(lái)越多地采用傳感器以便最小化尺寸和最大化功能。此類(lèi)設(shè)備可能包含可燃?xì)怏w傳感器、氧傳感器和催化加熱帶傳感器。

如圖3中的框圖所示，使用多個(gè)超低功耗運(yùn)算放大器（如ISL28194）具備針對(duì)小型手持式設(shè)備中多傳感器信號(hào)鏈的優(yōu)勢(shì)。

圖3 多傳感器手持有毒環(huán)境安全檢測(cè)儀

因?yàn)檫@些安全設(shè)備通常需要以全天候模式工作，所以ISL28194超低微功耗特征（最大450nA和 2nA[空閑時(shí)]）支持更長(zhǎng)的電池壽命而不損害性能。ISL28194設(shè)計(jì)為在單電源（1.8V-5.5V）模式下工作，所以適用于由兩節(jié)1.5V堿性電池供電的手持設(shè)備。此外，因?yàn)槎鄠€(gè)ISL28194信號(hào)鏈可作為單個(gè)ADC（ISL26132）的信號(hào)源，所以可以最小化整體系統(tǒng)級(jí)電路的復(fù)雜性和部件數(shù)量。

由于可燃?xì)怏w傳感器、氧傳感器和熱傳感器的建立時(shí)間通常長(zhǎng)達(dá)10秒，所以運(yùn)算放大器的帶寬并不很重要，但它們需要傳感器具有恒定的偏置。另外，和前面所舉的例子一樣，傳感器的輸出大多為非常弱小的信號(hào)，所以運(yùn)算放大器必須在大增益步長(zhǎng)上提供峰-峰噪聲平坦度和漂移特征。

擴(kuò)大運(yùn)算放大器的選擇范圍

作為應(yīng)用最廣泛的電子元件之一，運(yùn)算放大器的使用還會(huì)繼續(xù)增加。隨著提供模擬傳感器功能的設(shè)備越來(lái)—從本文所舉的例子到大量使用運(yùn)動(dòng)、近程、光和其他傳感器的工業(yè)及消費(fèi)設(shè)備，運(yùn)算放大器的使用正在以指數(shù)規(guī)律增加。

像任何良好設(shè)計(jì)的規(guī)范一樣，首要標(biāo)準(zhǔn)始終必須是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確性和性能目標(biāo)。所以在高增益場(chǎng)合中，低噪聲、低漂移和精密性將始終是成功的重要因素。幸運(yùn)的是，現(xiàn)今可供系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員選擇的精密運(yùn)算放大器更加廣泛，使他們能夠有效地滿(mǎn)足最嚴(yán)格的性能和準(zhǔn)確性要求，并在耗電量、尺寸、部件數(shù)量和整體成本間取得平衡。