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為什么運算放大器啟動時間很重要,如何測量

星星科技指導(dǎo)員 ? 來源:microchip ? 作者:microchip ? 2023-05-06 09:48 ? 次閱讀
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現(xiàn)代運算放大器(op amp)用于許多電池供電應(yīng)用。一些例子包括便攜式醫(yī)療設(shè)備、健身追蹤器、手機、平板電腦、狀態(tài)監(jiān)測傳感器等。為了延長電池更換或充電之間的電池壽命,系統(tǒng)可以在睡眠模式下關(guān)閉活動組件。根據(jù)應(yīng)用的不同,當(dāng)系統(tǒng)通過定時器或觸發(fā)事件從睡眠狀態(tài)中出來時,系統(tǒng)需要快速啟動并運行,以實現(xiàn)信號調(diào)理和事件記錄。系統(tǒng)就緒的速度取決于每個有源組件從關(guān)閉到完全功能或穩(wěn)定狀態(tài)的速度。在本文中,我們將討論建立時間和壓擺率與啟動或上電時間之間的差異。然后,我們將介紹一個測量啟動時間的案例研究。

在運算放大器電源電壓導(dǎo)通并達到穩(wěn)定狀態(tài)后,通過改變輸入信號來測量輸出端的建立時間和壓擺率。建立時間是運算放大器在輸出端達到一定精度所需的時間。壓擺率是輸出電壓隨時間變化的速率,通常指定為 V/uS。下面的圖 1 說明了這兩個參數(shù)。

poYBAGRVsdiABVLXAABVN9aWv2Y533.png


圖1:建立時間和壓擺率

啟動或上電時間是電源電壓導(dǎo)通時運算放大器達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間。下面的圖 2 說明了啟動時間。

pYYBAGRVsduAE-2EAABNBCJ-5zA412.png


圖2:啟動時間

為什么我們關(guān)心啟動時間? 運算放大器用于各種電池供電應(yīng)用。其中許多應(yīng)用會將有源電路置于睡眠模式以延長電池壽命,而某些系統(tǒng)的設(shè)計將簡單地禁用電路塊上的Vsupply。因此,模塊達到穩(wěn)定狀態(tài)的速度越快,系統(tǒng)就能越早進行信號鏈調(diào)理和數(shù)據(jù)記錄。然后,系統(tǒng)可以再次進入睡眠狀態(tài)以節(jié)省電池電量。

以下是測量啟動時間的案例研究。下面的圖3是啟動測試電路的簡化原理圖。

pYYBAGRVsd-AMIy-AABrX7DsozQ306.png


圖3:啟動時間測試電路

Vsupply或Vdd由“0至3V方波脈沖”表示。當(dāng)Vdd為0V時,運算放大器“關(guān)斷”,運算放大器的輸出阻抗很高。由于運算放大器輸出電壓與負載電壓(VLoad,1V)直接相關(guān),因此Vout的預(yù)期值為1V。

當(dāng)我們接通Vsupply(3V時的方波脈沖)時,運算放大器導(dǎo)通,輸出變?yōu)榈妥杩埂4藭r,輸出成為施加輸入電壓的函數(shù)。輸出跟隨輸入正弦波的時間是運算放大器啟動時間。

請注意,一旦運算放大器V電源接通,則需要50mV DC輸入,以使輸出遠離飽和至負供電軌。它應(yīng)該無助于DUT的啟動時間。此外,測試電路中不使用旁路電容器,以最大限度地降低電源電流測量期間的浪涌電流。

MCP6007啟動時間與競賽示例

基于前面討論的測試電路,我們測量了Microchip新型MCP6006/7/9的啟動時間。從下面的圖4可以看出,MCP6006/7/9產(chǎn)品系列的啟動時間為6uS,比最接近的競爭產(chǎn)品快近10倍。同時,MCP6006/7/9在啟動期間保持高輸出阻抗。

poYBAGRVseOAJJGtAAFq8SojIGo897.png


圖 4:MCP6006/7/9 啟動時間

如下圖所示,MCP6007(MCP6006/7/9產(chǎn)品系列的雙版本)在啟動期間消耗的浪涌電流也非常小。浪涌電流消耗比最接近的競爭產(chǎn)品低近40倍。最后,MCP3/6006/7系列的9MHz版本具有類似的啟動時間性能。

poYBAGRVseeAJvZhAAEpwFZttVU375.png


圖 5:啟動期間的 MCP6007 電源電流 (IDD)

結(jié)論

在本文中,我們討論了啟動時間與建立時間和壓擺率的關(guān)系。然后,我們跟進了一種測量啟動時間的方法。

審核編輯:郭婷

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