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[参考译文] OPA2317:开关放大器电源

Guru**** 668880 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1220, INA322, INA321
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1123380/opa2317-switching-the-amplifier-power

器件型号:OPA2317
主题中讨论的其他器件:ADS1220INA322INA321

早上好、  

我对动态地为放大器供电和切断电源有疑问。

我已经在电桥测量电路中使用 OP2317、作为应变仪输出端的低输出仪表放大器。

我当前打开和关闭电阻桥的偏置(1Hz 至128Hz、具体取决于客户选择的采样率)、以节省功耗-这是一种低功耗电池应用。

我是否也会遇到将电源切换到放大器的可靠性问题?  设备可能会运行数年、因此这会在使用寿命内迅速升级到数十亿个电源周期。  我注意到数据表中有几个规格。

输入端的信号不得超过0.3V 的功率-电桥电源也会切换、 但会在低侧切换(用于低成本的 RDS_ON FET)。  这意味着我还必须将放大器的电源低侧开关、否则输入将连接到3.0V 的电压(电桥电源)、并且由于电桥电阻器全部为10k、每个输入大约300µA μ A 的电流将通过内部保护二极管消耗。

2.典型的导通时间为100µs μ s -未指定最大值 ,但我建议10ms 为悲观值。  因此(并且、我将等待该周期、以便在放大器正常工作之前不会使用放大器降低精度!) 对于16sps (每秒16个功率周期)及更低的设置、我只会打开和关闭放大器。  放大器去耦电容器的充电和放电以及后续 ADC 的输入电容、也会浪费能源、但体积很小。

感觉不对、但我想像 ADS1220这样的器件具有内部 PGA、它在转换之间的开关次数在整个生命周期内都是相同的...

是否有其他方法可以降低采样之间的工作电流、这是我没有想到的?  我知道它只有30µA μ A、但我们的功耗至关重要。

谢谢、此致

David

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    通过进一步搜索合适的器件、我找到了 INA322、看起来它可以很快关闭并重新启用。  如果我可以设置偏移、这似乎是一个更好的选择。

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    尊敬的 David:

    切换电桥电压时要非常小心。 电压降与开关 MOSFET 的导通电阻交叉会显著降低精度。 查看此主题:

    https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1116332/ina333-application-inquiry

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    非常感谢、但我没有看到 在该链接中提到电桥的低侧开关、它似乎是关于电桥电源上的开关稳压器噪声和仪表放大器的正确基准选择的主题。  我相对不关心 FET 引入的误差-我 使用的 FET 的 RDS_ON 约为50m Ω、 电桥电阻为10k Ω。  放大器增益设置电阻器容差(0.1%)和机械电桥中的固有误差会使该误差变小。  我可以在生产过程中校准其中的大部分内容。  我目前的主要关注点是实现功率降低。

    谢谢、Dave

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    David、

    使用 FET 开关关断电阻桥和运算放大 器的方案可能可行、但必须考虑开关的关断电阻(不是无限的)。  由于关断是通过开关上的压降实现的、因此负电源引脚(电桥的低侧)上的电压需要一定的泄漏电流; 如果您假设 FET 关断为1Mohm、则在最坏的情况下、电桥中仍会有~3uA 的电流消耗电池电量。 使用 INA321可能是一个很好的解决方案-请注意、INA321的最小电源电压为2.7V、线性输入共模电压为0.35V 至1.8V (Vs 为3V)-请参阅下文。  话虽如此、当 INA321典型的关断静态电流为0.01uA 时、这相当于300Mohm 的关断电阻。 但是、为了最大限度地减少电池消耗、您仍需要关闭电桥上的电流、这可能需要使用与电池串联的 FET 开关。

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    感谢您提请我注意 FET、您说得非常好、该设计中的器件在25°C 时的泄漏电流为1uA、在55°C 时的泄漏电流为10uA!  对我来说很遗憾,我从没想过要检查……

    共模范围更是一个问题。  电桥是对称的、因此工作点大约为1.5V (我的模拟电源的一半为3.0V)、信号移动大约为±50mV、加上顶部组件容差导致的增益和偏移误差。  我可能只是挤压在1.8V 限制之内...否则我需要为放大器神奇地增加一个更高的电压电源轨,或者我将 不得不降低电桥偏置电压并相应地降低 SNR。

    感谢 Marek 的帮助!

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    好的、使用这些值时、误差将仅为5ppm:

    Kai