上海贝岭：广泛应用于大家电、工业设备等多种领域的低噪声运算放大器系列

发布时间：2024-12-20 17:16
作者：AMEYA360
来源：上海贝岭
阅读量：1256

　　低噪声运算放大器是运放放大器系列中应用比较广泛的一个系列。相比于通用运放，此系列的运放它的独特之处在于它的噪声很小，这使得它非常适合应用在需要高精度、低噪声信号放大的场合。在本文中，我们将深入探讨低噪声运算放大器的关键指标特点、优势和应用场景。

　　1、低噪声

　　应用场景1：

　　在大部分高精度放大的应用中，都需要外部增加一款运放进行电流采样放大，而在电路应用系统中一般输入信号幅值比较小，这样就要求运放自身的噪声要远低于输入信号的幅值(降低信噪比)，BL370x/371x具有极低的等效输入噪声1.2uV如下图1(测试电路采用低通滤波放大100000倍)所示。

上海贝岭：广泛应用于大家电、工业设备等多种领域的低噪声运算放大器系列

　　图1 低频输入噪声测试图

　　2、低失调电压VOS

　　应用场景2：

　　针对在一些小信号放大的应用时(见图2)，如运放自身的失调电压VOS太大，会影响电路的静态输出，导致信号动态输出范围缩小。

上海贝岭：广泛应用于大家电、工业设备等多种领域的低噪声运算放大器系列

　　图2 小信号放大器应用图

　　在不考虑运放自身的VOS的情况下如Vin输入10mV的信号放大100倍理论上输出电压Vout应该是1000mV，如果运放的自身失调电压VOS过大比如5mV的话这样输出只有500mV，低于实际输出电压导致后级电路工作异常。因此需要选择更低VOS的运放。BL370x/371X系列运放的VOS低至±0.6mV，可以满足大部分应用。

　　3、输入轨到轨

　　应用场景3：

　　在许多单电源供电的应用要求输入共模电压范围扩展到一个电源轨(通常为地)。低边电流检测应用就是这样的例子(如图3)。

上海贝岭：广泛应用于大家电、工业设备等多种领域的低噪声运算放大器系列

　　图3 低边检测应用原理图

　　在单电源供电的应用中，通常没有足够多的电源给芯片提供+VS/2的共模电压(运放理想工作状态)。一般共模工作电压通常为地，这样就要求芯片能够工作比较宽的输入共模电压范围，BL370x/371x可以支持-0.1～+VS+0.1的宽共模输入电压范围。

　　4、超强的驱动能力

　　应用场景4：

　　在部分应用领域的负载有可能是比较大的容性负载，如果运放自身的驱动能力不够，这样就要额外增加一级驱动放大电路，BL370x/371x具有高达100mA(Typ)超强的电流驱动能力，无需增加驱动放大电路。全温度范围驱动能力如下图4。

上海贝岭：广泛应用于大家电、工业设备等多种领域的低噪声运算放大器系列

　　图4 全温度范围驱动能力测试结果

　　5、宽工作温度范围

　　应用场景5：

　　在大部分工业应领域对芯片的工作温度范围要求极高。BL370x/371x系列在-40～125℃的工作温度范围内的关键电性能指标(IQ、Vos、Isink、Isoure、VOH、VOL)随温度变化很小，满足工业应用需求。

　　6、多种封装形式

　　BL370x/371x系列提供一系列市场上主流封装形式可供客户选择，如下图5所示。

上海贝岭：广泛应用于大家电、工业设备等多种领域的低噪声运算放大器系列

　　上海贝岭推出的低噪声运放系列支持输入、输出轨到轨，宽工作电压范围：2.1V-5.5V，具有低至0.25mV(典型值)的失调电压以及6.5nV/ @1kHz的噪声谱密度,这些优异的特性使得BL370x/371x系列运放成为低噪声系统设计的理想选择(表1低噪声运放系列选型表)，可以支持工业级温度范围(-40℃至+125℃)，适应于更苛刻的工作环境。

　　主要应用领域:

　　电机控制

　　大家电

　　储能电源

　　激光测距仪

　　工业自动化

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　　01 引言　　在电子电路设计中，低噪声运算放大器(Low-Noise Operational Amplifier)是一种专为微弱信号处理而设计的电子元器件，其核心优势在于运算放大器具有较低的噪声水平，能够有效解决微弱信号易被噪声淹没的问题，确保电路安全、可靠的运行。上海贝岭推出的低压、低噪声双通道运算放大器BL3722具有如下特点，可应用于电机控制、工业机器人、便携式音频设备、电池供电设备等领域。　　主要特点　　· 电源范围：2.7～5.5V　　· 工作电流：1.2mA(Typ.)　　· 输入失调电压：1.5mV(Max.)　　· 输入偏置电流：1pA(Typ.)　　· -3dB带宽：6MHz　　· 压摆率:6.0V/us　　· 0.1～10Hz低频噪声：4.35uV　　· 1KHz噪声谱密度：15.5 nV/√Hz　　· ESD:HBM ±8KV ，CDM ±2KV　　· LU：±1000mA　　· 封装形式：SOP8/MSOP8图1 引脚定义图　　02 应用场景　　电机控制在电机控制系统中，如电动自行车、大家电等应用中一般需要通过FOC算法控制一个或多个无刷电机。在无刷电机控制系统中为确保电机能够良好的运行，电机的相电流控制是必不可缺的，需要利用低噪声运算放大器对电机的相电流进行放大后给MCU进行信号采集(典型应用原理图如图2)。如果运算放大器的带宽和压摆率达不到要求，可能会影响电路相电流的采样精度以及电路的安全。上海贝岭推出的低噪声运算放大器BL3722具有6.0MHz带宽以及6.0V/us的压摆率，一方面可以确保电机的快速启动性能，对电机电路的主电流进行实时监控，实现电机电流的闭环控制。另一方面可以快速响应电机在高速运行过程中出现的短路、过流等故障，为电路安全、可靠的运行保驾护航。图2 电机的相电流放大典型应用原理图　　工业机器人工业控制领域的工作环境复杂，对电子设备的适应性和稳定性要求高，随着工业4.0的不断推进，工业控制系统对信号处理的要求也越来越高。低噪声运算放大器在工业机器人的光电编码器和磁电编码器中主要用于放大霍尔传感器输出级的微弱模拟信号(典型应用原理图如图3)。为防止霍尔传感器信号(通常为mV级微弱信号)被运算放大器的失调电压淹没，需要运算放大器的失调电压小于传感器的输出信号。BL3722具有低失调电压、0.1Hz～10Hz的范围内低频噪声为 4.35uV、宽工作温度范围、高可靠性等特点，可以满足此类工业级微弱信号放大的极端应用场景。图3 霍尔传感器微弱信号放大典型应用原理图　　便携式音频设备在便携式音频设备如背带式便携音响、无线麦克风、无线耳机等应用中需要采用低噪声运算放大器实现信号放大的功能。BL3722 在1KHz的噪声谱密度为15.5nV/√Hz，可以有效减少电路自身噪声对音频信号的干扰，提升语音清晰度，确保高信噪比。　　电池供电设备在电池供电的设备如笔记本电脑、电动玩具、扫地机器人、园林工具等应用中，需要运算放大器具有宽工作电压范围以及较低的功耗以延长电池的续航时间。BL3722具有宽工作电压范围2.7～5.5V以及低至1.2mA(Typ.)的工作电流，适用于电池供电的电子设备。　　03 产品订购信息　　上海贝岭提供系列化的产品选择(如图4)，专业的技术支持，以及稳定的供应，为用户的产品设计和批量使用保驾护航。图4 产品订购信息
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