【導讀】在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，電池供電應用日益興盛。本文將說(shuō)明我們并非一定要在節省功耗和精度之間進(jìn)行取舍。有些運算放大器有禁用引腳，如果使用得當，可以節省高達 99%的功耗，同時(shí)不影響精度。禁用引腳主要用于靜態(tài)工作（待機模式）。在這種模式下，所有IC都切換到低功耗狀態(tài)，不需要使用器件來(lái)處理信號。這使功耗降低了若干個(gè)數量級。
如果運算放大器需要用作 ADC 的緩沖放大器，如圖 1 所示，它必須處于工作狀態(tài)才能執行其功能。但是，如果通過(guò)禁用引腳將放大器切換到關(guān)斷模式，仍然可以保持低功耗。通常，只要 ADC 不需要向其采樣和保持功能塊讀入任何新數值，就可以使用關(guān)斷模式。
圖1. 具有ADC驅動(dòng)器和基準電壓緩沖器的ADC輸入級的典型原理圖。
實(shí)現這個(gè)功能最簡(jiǎn)單的方法是通過(guò)轉換開(kāi)始命令。在標準 ADC中，首先將輸入（采樣保持）電容充電到要測量的值。這部分在信號發(fā)送至 ADC 進(jìn)行轉換之前完成。然后將輸入電容隔離并連接到轉換器級的輸入端，即轉換開(kāi)始。隨后轉換完成，并設置已完成信號，具體取決于轉換器類(lèi)型?，F在真正的問(wèn)題來(lái)了：運算放大器何時(shí)必須處于工作狀態(tài)？放大器必須比轉換開(kāi)始信號提前工作足夠長(cháng)的時(shí)間，才能確保內部輸入電容取得與待測信號相同的值。時(shí)間長(cháng)短取決于輸入電容的大小、待測電壓的大小以及運算放大器驅動(dòng)容性負載的速率等因素。
ADC (AD7980) 的數據手冊給出串聯(lián) 400 阻抗時(shí)，輸入電容值為 30pF。 但是，運算放大器可不是那么簡(jiǎn)單。參數表中列出容性負載為 15pF，但也有可能更高，參見(jiàn)相應的曲線(xiàn)圖（圖2）。同時(shí)需要考慮 2.7nF 和 20 時(shí)使用低通濾波器的情況。
圖2. ADA4807的頻率響應。
此曲線(xiàn)圖表明模塊可以驅動(dòng)足夠高的容性負載。禁用后，放大器需要大約 500ns 以達到滿(mǎn)量程輸出電平，本例中最大值為5V或4.096V。
為了安全起見(jiàn)，我們假設放大器在轉換開(kāi)始前 750ns 開(kāi)啟。將 1kSPS 至 1MSPS 的預估數據進(jìn)行比較。
1kSPS 時(shí)，可能節省功耗 99.83%（總功耗0.02mW），1MSPS時(shí)節省 92.41%（總功耗10.75mW）。這只是 ADC 驅動(dòng)器節省的功耗；基準電壓緩沖器也可以節省功耗。
本例旨在說(shuō)明現代器件具備的能力。在最短采樣時(shí)間為 500ns 時(shí)，SINAD偏差小于 0.5dB。對于驅動(dòng)器，還需關(guān)注速度更快的相關(guān)器件并靈活地使用它們。我們只考慮了用作緩沖器的應用（增益=1）。對于反相或其他放大器，功耗節省也會(huì )隨具體情況有所不同。需要通過(guò)測量來(lái)進(jìn)一步分析。
（來(lái)源：亞德諾半導體）
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