ZHCAB79B December   2019  – June 2022 TLV9001 , TLV9002 , TLV9004 , TLV9051 , TLV9052 , TLV9054 , TLV9061 , TLV9062 , TLV9064

 

  1.   具有关断功能的 TLV90xxS 运算放大器设计
  2.   商标
  3. 引言
  4. 关断规格
  5. SHDN 引脚限制和连接
  6. 启用和关断期间的输出行为
  7. 启用时间和关断时间因子
    1. 5.1 静态电流
    2. 5.2 温度
    3. 5.3 负载
    4. 5.4 反馈路径
  8. 对常用电路配置的影响
    1. 6.1 反相放大器电路
    2.     14
    3. 6.2 同相放大器电路
    4.     16
    5. 6.3 缓冲器电路
    6.     18
  9. 利用具有关断功能的放大器实现高级电路功能
  10. 结论
  11. 参考文献
  12. 10修订历史记录

负载

在确定放大器的关断时间时,另一项重要因素是输出负载。通过 SHDN 引脚禁用放大器时,输出引脚上存在一定的电荷。此输出电荷相当于输出电压,并且取决于输出端的负载。当放大器处于关断状态时,该负载实际上由放大器输入端和输出端的负载元件、反馈元件和寄生元件组成。若要完成关断过程,输出电荷必须消耗掉,使得输出电压可以从之前的输出电压转换到关断输出电压。此电荷通过负载消耗,因此关断时间取决于负载元件。

因此,当放大器采用单位增益缓冲器配置时,需要考虑以下三种场景:纯阻性负载、无负载和纯容性负载。图 5-1 展示了此场景的一个图形示例。左侧是正常工作期间的放大器。右侧是模拟关断期间放大器行为的有效电路。CCM 和 CID 模拟放大器的共模输入电容和差分输入电容。CSHDN 和 RSHDN 表示该器件在关断状态下的输出阻抗。

GUID-B36559DA-6162-4D03-A541-4390FAEB229A-low.gif图 5-1 缓冲器电路

当负载元件 ZLOAD 为纯阻性负载并且远远小于 RSHDN(例如 10kΩ)时,放大器将具有三种类型输出负载条件下最短的关断时间。这是因为输出电荷仅由该器件相对较小的寄生电容(例如 CSHDN)建立,并且此电荷具有通过输出负载的纯阻性下拉接地路径。关断期间的预期输出信号就像是从起始输出电压到地的快速 RC 响应。

当没有输出负载时,寄生电容上储存的输出电荷仍然相对较小。不过,该电荷需要通过很大的 RSHDN 位移到地,后者与寄生电容构成了一个很大的 RC 组合,或者通过放大器中的寄生和泄露路径位移到地。因此,在这种负载场景中,预期的关断时间会长很多。请注意,此寄生输出电容可包括电路板寄生电容。

不过,在这三种场景中,最差的情况是纯容性负载。在这种情况下,即使具有 10pF 的典型负载,也会导致器件完全关断所需的时间显著延长。在这种条件下,寄生和负载电容现在都会储存输出电荷,因此输出电荷会明显大于之前的。此外,负载电容器会进一步增大由 RSHDN 和 CSHDN 构成的 RC 组合的尺寸,而不能提供较低的阻性接地路径。因此,放大器需要较长的时间才能消耗掉输出端储存的电荷。

图 5-2 展示了上述几种配置的关断时间。所有数据均采用 TLV9062S 在 5V 单电源、单位缓冲器增益配置和 2.5V 输入条件下获得。通道 1 的 SHDN 引脚进行开关切换,而通道 2 保持开启。请注意,10kΩ 负载条件下的关断时间远远长于其他负载条件下的关断时间,并且对应曲线几乎与此时间刻度上的 SHDN 引脚信号曲线相重叠。

GUID-DFF6ED16-B715-486D-B043-1C4AC57E43AB-low.gif图 5-2 负载与关断时间 TLV9062S
表 5-3 TLV9062S 的负载与实验性启用及关断时间
输出负载启用时间关断时间
10kΩ5.20µs604ns
空载5.20µs536µs
10pF5.20µs752µs
33 pF5.20µs1.35ms
47pF5.20µs1.61ms