实现小型放大器驱动200 mW负载的途径

实现小型放大器驱动200 mW负载的途径

　　误差预算

　　该电路的直流误差预算如表1所示，主要由放大器的失调电压和失调电压漂移所决定。 它假定工作条件处于最差情况范围内。 总误差满足1 mV要求，并大幅优于该要求。

表1. 误差预算

　　表中的第三项表示功耗误差。 放大器功耗会增加芯片温度，因此与环境温度下的无负载电流情况相比，失调电压产生漂移。 最差情况下的误差计算采用最高电源电压、最高输出电压以及最低阻性负载，如等式1所示。注意，放大器上的最差情况压降通过RISO电阻得以部分降低。

　　直流测量结果

　　误差电压等于输入电压VIN, 和负载电压VOUT之差。 图4显示原型电路的误差电压与负载电压的关系。 桥式驱动器电路中的最大误差源是失调电压和失调电压漂移。 由于放大器功耗而产生的额外误差与桥式电压有关。 电源电压对功耗的影响可从不同颜色的曲线中看出来。 黑色曲线功耗最低(50 mW)，电源电压最小(7 V)。 芯片仅升温7℃，因而该曲线代表室温失调电压与该器件共模电压的关系。

图4. 误差电压与输出电压的关系

　　色(10 V)和蓝色(15 V)曲线分别代表175 mW最大功耗和385 mW最大功耗下的性能。 随着输出电压的上升，额外的功耗使芯片升温25℃至55℃，导致失调电压发生漂移。 该额外热误差曲线形状为抛物线形，因为当VOUT为VDD一半时，具有最大功耗。

　　电源在很大程度上依赖失调电压，这表示应当考虑该电路的电源抑制。图5显示扫描电源电压并固定输出电压时的误差电压。 黑色曲线表示轻载情况，此时放大器电源抑制(PSR)起主要作用。 就该器件而言，10μV变化表示118 dB PSR。 红色和蓝色曲线显示输出消耗额外功耗(由于负载为350 Ω和120 Ω典型桥式电阻)的结果。红色和蓝色曲线的有效PSR分别为110 dB和103 dB。

图5. 误差电压与电源电压的关系

　　该电路性能显然取决于失调漂移与温度的关系。目前为止，在所有与温度有关的误差计算中均采用了TCVOS规格。 需要为该假设找到合理的解释，因为芯片温度由于放大器功耗与环境温度的改变有所不同而上升。 前者在芯片表面形成较大的温度梯度，影响放大器的微妙平衡。 这些梯度会使失调电压漂移相比数据手册规格而言要差得多。 ADA4661-2经特殊设计，其功耗极大且不影响失调漂移性能。

　　图6显示失调漂移测量值与温度的关系。额定性能重现于黑色曲线，并具有低电源电压与高阻性负载(–1.2μV/℃)。 红色曲线显示120 Ω桥式负载结果。 值得注意的是，曲线的形状未发生改变;它仅仅由于芯片升温(6.4℃)而向左平移。 蓝色曲线显示电源电压上升至15 V时的结果——此时可测量电路的最大功耗。 同样地，曲线形状不发生改变，但由于芯片升温55℃而向左平移。 内部功耗已知(385 mW)，因此可计算系统的实际热阻(θJA) ，即143℃/W。 重要的是需考虑工作的环境温度范围。 最大芯片温度不应超过125℃;这意味着对于最差情况负载而言，最大环境温度为70℃。

图6. 误差电压与环境温度的关系