1.概述

　　近年來，以電池作為電源的電子產(chǎn)品得到廣泛使用,，設(shè)計師迫切要求采用低電壓的模擬電路來降低功耗" title="低功耗">低功耗,。低電壓、低功耗,、低噪聲的模擬電路設(shè)計技術(shù)正成為研究的熱點,。從節(jié)約能源角度考慮，低的功率消耗不僅是電池驅(qū)動的便攜設(shè)備" title="便攜設(shè)備">便攜設(shè)備的需求,，即便對使用市電的大型系統(tǒng)也是迫切需要,，它不但可以延長設(shè)備的使用時間，也可以延緩設(shè)備的老化,。運算放大器作為集成電路中最基本的單元,，其重要性是眾所周知的。在低壓運算放大器中,，由于電源電壓的降低,，信號的動態(tài)范圍減小，同時,，噪聲信號幅度相對增大,，放大器的信噪比降低。為了解決這些設(shè)計問題,，帝奧微電子公司專門開發(fā)了幾款低功耗低噪聲運放來滿足這個市場需求,。

　　2. 背景

　　隨著醫(yī)療電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，用于個人保健的移動手持式醫(yī)療電子設(shè)備也同樣在快速發(fā)展,。不管是手持式除顫儀還是動態(tài)血糖監(jiān)視儀,，設(shè)計這類產(chǎn)品都不是一件容易的事。選擇適當?shù)脑M足設(shè)計規(guī)范要求,、盡可能降低成本,、確保設(shè)計方案的功率、特別關(guān)注產(chǎn)品的實際大小等等,，都是在產(chǎn)品設(shè)計過程中必須考慮的問題,。同樣隨著國人安防安全意識的提高，煙霧探測設(shè)備進入千家萬戶,，對低功耗（電池壽命長）靈敏度和可靠性高的消防產(chǎn)品設(shè)計提出了更高的要求,。

　　血壓監(jiān)視儀的結(jié)構(gòu)框圖

　　不論是溫度,、脈搏、血糖讀取或其它生物傳感器,，實施適當?shù)男盘柗糯笳{(diào)理鏈路都是最重要的問題,。在模擬前端電路中，運算放大器是最關(guān)鍵的單元,，在這種電路中,，一般選擇低噪聲，高精度,，低功耗,，低偏置電流的運算放大器。信號鏈的第一階一般使用高共模抑制比,，低偏置電流（特別對紅外管傳感器）,，低噪聲的運放；第二級會選用低功耗,，高精度,，低噪聲的運算放大器。信號鏈下一階是良好的Delta-Sigma或逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）,。單周期濾波器設(shè)置及隨需轉(zhuǎn)換等特性簡化了ADC的設(shè)計要求,，也提高了轉(zhuǎn)換速度，并提供了較大的源阻抗,。利用適當?shù)牟季旨霸x擇,，可將一個干凈、精確而有意義的信號輸入到系統(tǒng)微處理器/DSP中,。

　　煙感結(jié)構(gòu)框圖

　　煙霧傳感器構(gòu)成的報警器,，能及時報告火警。在煙霧傳感器中,，安裝著一種對煙霧氣特別敏感的半導體材料,，如氧化錫、氧化鋅等,，因而亦稱它們?yōu)闅饷舨牧?。在有煙霧氣的環(huán)境中，當煙霧氣的濃度達到一定量值時,，氣敏材料內(nèi)部的電阻值就會迅速下降,。一旦煙霧氣消失，它們的電阻值又會恢復正常,。另外一種煙霧檢測的方法是,，利用紅外光線被煙霧遮擋而造成紅外接收測電流變化而報警的原理。光電方式又分前向散射與后向散射探測方式,，傳感器安裝在光學迷宮里,，沒有煙霧時傳感器接收不到或只接收到很微弱的光信號,，經(jīng)過放大器放大，邏輯判斷電路不做報警處理,，有煙霧進入迷宮時,，光線照射到煙霧粒子上產(chǎn)生散射，傳感器接收到比較強的光信號,，經(jīng)放大后,，邏輯報警電路發(fā)出警報信號。在這些應用中,，運算放大器是其中的關(guān)鍵器件,，要求超低功耗，低偏置電流,，低噪聲。

　　1.概述

　　近年來,，以電池作為電源的電子產(chǎn)品得到廣泛使用,，設(shè)計師迫切要求采用低電壓的模擬電路來降低功耗。低電壓,、低功耗,、低噪聲的模擬電路設(shè)計技術(shù)正成為研究的熱點。從節(jié)約能源角度考慮,，低的功率消耗不僅是電池驅(qū)動的便攜設(shè)備的需求,，即便對使用市電的大型系統(tǒng)也是迫切需要，它不但可以延長設(shè)備的使用時間,，也可以延緩設(shè)備的老化,。運算放大器作為集成電路中最基本的單元，其重要性是眾所周知的,。在低壓運算放大器中,，由于電源電壓的降低，信號的動態(tài)范圍減小,，同時,，噪聲信號幅度相對增大，放大器的信噪比降低,。為了解決這些設(shè)計問題,，帝奧微電子公司專門開發(fā)了幾款低功耗低噪聲運放來滿足這個市場需求。

　　2. 背景

　　隨著醫(yī)療電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,，用于個人保健的移動手持式醫(yī)療電子設(shè)備也同樣在快速發(fā)展,。不管是手持式除顫儀還是動態(tài)血糖監(jiān)視儀，設(shè)計這類產(chǎn)品都不是一件容易的事,。選擇適當?shù)脑M足設(shè)計規(guī)范要求,、盡可能降低成本,、確保設(shè)計方案的功率、特別關(guān)注產(chǎn)品的實際大小等等,，都是在產(chǎn)品設(shè)計過程中必須考慮的問題,。同樣隨著國人安防安全意識的提高，煙霧探測設(shè)備進入千家萬戶,，對低功耗（電池壽命長）靈敏度和可靠性高的消防產(chǎn)品設(shè)計提出了更高的要求,。

　　血壓監(jiān)視儀的結(jié)構(gòu)框圖

　　不論是溫度、脈搏,、血糖讀取或其它生物傳感器,，實施適當?shù)男盘柗糯笳{(diào)理鏈路都是最重要的問題。在模擬前端電路中,，運算放大器是最關(guān)鍵的單元,，在這種電路中，一般選擇低噪聲,，高精度,，低功耗，低偏置電流的運算放大器,。信號鏈的第一階一般使用高共模抑制比,，低偏置電流（特別對紅外管傳感器），低噪聲的運放,；第二級會選用低功耗,，高精度，低噪聲的運算放大器,。信號鏈下一階是良好的Delta-Sigma或逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）,。單周期濾波器設(shè)置及隨需轉(zhuǎn)換等特性簡化了ADC的設(shè)計要求，也提高了轉(zhuǎn)換速度,，并提供了較大的源阻抗,。利用適當?shù)牟季旨霸x擇，可將一個干凈,、精確而有意義的信號輸入到系統(tǒng)微處理器/DSP中,。

　　煙感結(jié)構(gòu)框圖

　　煙霧傳感器構(gòu)成的報警器，能及時報告火警,。在煙霧傳感器中,，安裝著一種對煙霧氣特別敏感的半導體材料，如氧化錫,、氧化鋅等,，因而亦稱它們?yōu)闅饷舨牧稀Ｔ谟袩熿F氣的環(huán)境中，當煙霧氣的濃度達到一定量值時,，氣敏材料內(nèi)部的電阻值就會迅速下降,。一旦煙霧氣消失，它們的電阻值又會恢復正常,。另外一種煙霧檢測的方法是,，利用紅外光線被煙霧遮擋而造成紅外接收測電流變化而報警的原理。光電方式又分前向散射與后向散射探測方式,，傳感器安裝在光學迷宮里,，沒有煙霧時傳感器接收不到或只接收到很微弱的光信號，經(jīng)過放大器放大,，邏輯判斷電路不做報警處理,，有煙霧進入迷宮時，光線照射到煙霧粒子上產(chǎn)生散射,，傳感器接收到比較強的光信號,，經(jīng)放大后，邏輯報警電路發(fā)出警報信號,。在這些應用中,，運算放大器是其中的關(guān)鍵器件，要求超低功耗,，低偏置電流，低噪聲,。

　　3. 帝奧微電子DIO2051/2052的應用

　　帝奧微電子為了滿足這些市場的需要,，特開發(fā)了一款DIO2051/2052芯片來滿足客戶的需求。DIO2052/DIO2051 有寬的共模輸入范圍和寬的輸出電壓擺幅,，電源工作電壓從2.1V到5.5V,，溫度工作范圍從-40℃到125℃。

　　DIO2052/DIO2051的Bandwidth是500kHz,，每個通道的靜態(tài)功耗是1６uA,。采用CMOS的輸入，可以得到非常低的輸入偏置電流（0.5pA）,。電源電壓為５Ｖ,，電阻負載是５Ｋ歐姆的條件下，輸出范圍可以達到０,。１～４,。９Ｖ，如表１所示,。高的ＣＭＲＲ和ＰＳＲＲ,，如表２所示。低的靜態(tài)功耗,，如表３所示,。同時,，DIO2052/DIO2051具有低的Offset（小于１ｍＶ），低的輸入噪聲,，在大于＞１０ｋＨｚ,，２０ｎＶ／Ｓｑｒｔ（Ｈｚ），如表４所示,。

　　表 1 在不同的電阻負載條件下,，輸入輸出曲線

　　表 2 ＰＳＲＲ和ＣＭＲＲ

　　表 3　靜態(tài)功耗隨電源電壓變化曲線

　　表 4　等效的輸入噪聲

　　帝奧微電子DIO2052在血氧儀中的應用

　　帝奧微電子的DIO2052在血氧儀應用中，扮演了非常關(guān)鍵的角色,。第一級用3個運放搭建成全差分模式作為信號的輸入級,，提供了很高的共模抑制比，較寬的信號動態(tài)范圍,，最重要的是省掉了昂貴的儀表運放,。第二級用兩個運放作為信號放大和有源濾波器設(shè)計，具有良好的信噪比和低失調(diào),。在血氧儀的應用中,，使客戶取得了非常高的性價比，提高了產(chǎn)品的競爭力和加快了上市時間,。

　　光電式煙感DIO2052應用實例

　　在這個光電式煙霧感應器的設(shè)計中,，設(shè)計師采用的DIO2052非常符合設(shè)計的要求。DIO2052具有極低的偏置電流（《1pA）,，這樣可以保證遠小于紅外管的暗電流,，提高了感應器的可靠性；DIO2052具有極低的功耗（《18uA）,，使得簡易電池供電煙霧感應器可以長時間工作,，即便是組網(wǎng)的煙感，也可以讓更多的終端連接到消防控制中心上,；DIO2052良好的共模抑制比,，低噪聲等特點，保證了電路良好的性能和產(chǎn)品的可靠性,，符合消防產(chǎn)品的設(shè)計理念,。

　　4. 小結(jié)

　　隨著人們對自己的健康狀況越來越關(guān)注，對生存環(huán)境安全性越來越關(guān)注,，便攜式醫(yī)療產(chǎn)品,，消防報警產(chǎn)品必然得到高速的發(fā)展。低噪聲,，高精度,，低功耗的運算放大器將廣為終端設(shè)計所采納。