低成本运放芯片在传感器、电源管理系统中的应用案例

科技 2024-10-23 17:02 广东

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运算放大器是一种具有高增益的电子元件，广泛应用于信号处理、测量和控制系统中。随着技术的发展，市场上出现了多种成本低廉且性能优良的运放芯片，它们不仅满足了对成本敏感的应用需求，还提供了良好的性能表现。本文将探讨几种常见的低成本运放芯片应用场景，并推荐对应的高精度运放芯片产品。

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1. 传感器信号调理

在工业自动化、环境监测等领域，各种类型的传感器（如温度传感器、压力传感器等）产生的信号往往非常微弱，需要通过信号调理电路进行放大和滤波处理。低成本运放芯片由于其高输入阻抗、低输出阻抗以及良好的线性度特性，非常适合用于此类信号的前置放大。例如，LM358双通道运放因其价格低廉、使用方便而成为许多DIY项目和小型设备中的首选。

2. 音频放大

在音频领域，运放可以作为前置放大器，用于提高麦克风或乐器拾音器输出的微弱信号，以便于后续的处理或放大。低成本运放芯片如TL072因其低噪声特性和较高的转换速率，在音频信号处理中表现出色，能够提供清晰、纯净的声音效果。

3. 电源管理

在电源管理系统中，运放常用于构建精密的电压参考源或者实现恒流/恒压控制。例如，利用运放与MOSFET组合可以设计出高效的LED驱动电路，确保LED在不同条件下都能获得稳定的电流供应。低成本运放如LM324因其内部包含四个独立的运放单元，适用于多路输出的电源管理方案。

4. 数据采集系统

数据采集系统通常需要对接收到的模拟信号进行适当的预处理，包括滤波、放大等步骤，以提高ADC（模数转换器）的采样精度。低成本运放芯片能够有效降低整个系统的成本，同时保证信号处理的质量。例如，AD822因其低功耗、宽工作电压范围的特点，特别适合电池供电的数据采集设备。

国内替代产品中，我爱方案网推荐上海贝岭BL370X工业级运放芯片，工作温度范围-40℃至+125℃，可广泛使用于电机控制、家用电器控制面板、电池管理系统、手持式测试设备、工业自动化、以及光伏逆变等行业。

应用示例

电机控制场景

在高要求的伺服电机控制应用中，相电流检测精度是影响控制性能的一个重要因素，如果运放的带宽和压摆率达不到要求，则会影响相电流的采样精度。

BL370X系列产品有12MHz的带宽，11V/µs的压摆率，使得在产品在检测的过程中拥有更快的响应速度，满足高要求的电机控制应用需求。

产品特点

工作电压范围：+2.1V - +5.5V

低噪声 : 6.5nV/√Hz @1kHz

增益带宽: 12MHz (Typ)

低输入偏置电流: 1pA (Typ)

失调电压: 0.25mV (Typ)

高压摆率: 11V/μs

静态电流: 1.1mA /每通道 (Typ)

轨到轨输入与输出

工作温度范围: -40°C ~ +125°C

 BL3701 支持SOT23-5, SC70-5 封装

产品优势

优异的低噪声特性，在1KHZ频率下的电压噪声频谱密度只有6.5nV/√Hz

设计放大微弱信号电路时，噪声对放大结果有着比较大的影响，如果需要检测的信号很小，噪声很大，则有用信号会被噪声掩盖，很难识别哪些是有用信号，哪些是干扰信号，这样会给设计带来很大的困扰。

运算放大器噪声主要来源于电源噪声、器件噪声，下面来一一分析解决。

电源噪声

即PSRR，通常PSRR在70dB左右就可以满足设计要求，而BL370X系列产品可以做到高达90dB的PSRR，极大地抑制了电源噪声。

器件噪声

此噪声主要来源于运放器件本身的噪声，通用运放产品的噪声频谱密度通常27-40nV/√Hz @1kHz左右, 同类低噪声产品的噪声频谱密度也在12nV/√Hz @1kHz左右,而BL370X的噪声频谱密度可低至6.5nV/√Hz @1kHz，这个优越的特性很好地解决了器件噪声所带来的影响。

BL370X的低噪声特性能很好地优化和解决上述问题，为系统设计带来便利。

低失调电压

BL370X可以做到失调电压0.25mV, 如果应用场景中的有效信号为直流信号，那么需要挑选Vos远小于被测信号幅度的运放；如果关注的是交流信号，BL370X低失调电压特性，可以防止交流信号削顶失真。

在同类产品的比较中，性能更优

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