放大器静态功耗,输出级晶体管功耗与热阻的影响评估

点击蓝字


关注我们


    放大器参数性能通常会受温度影响,而温度的变化来源包括环境温度波动,以及芯片自身总功耗和散热能力限制。其中放大器的总功耗包括静态功耗、输出级晶体管功耗,本篇将讨论二者与热阻参数对温度影响的评估方法。

    1 静态电流与静态功耗

    静态电流(Quiescent current,Iq),也称为供电电流(Supply Current, Isy)是指单个放大器不带负载(Iout为0)时,放大器内部所消耗的电流。

    通常放大器静态电流大小与压摆率呈正相关关系。如《深究|为什么放大器压摆率会受到输入端大信号的限制?》中所述,压摆率限制是发生在放大器内部放大级米勒补偿电容Cc的充电电流Ic达到饱和时。所以Ic越大压摆率越高,需要的静态电流越大。如表2.10,列举部分精密放大器的压摆率与静态电流的典型值。

表2.10 放大器压摆率与静态电流

    静态电流还会受到温度的影响。如图2.180为ADA4807静态电流与温度关系,供电电源分别为±1.5V、±2.5V、±5V时,静态电流都随温度上升而变大。

图2.180 ADA4807静态电流与温度

    静态功耗(Quiescent Power,Pq)是指放大器输出不驱动负载时,内部电路所消耗的功耗,如式2-100。

    其中,Vsy为放大器的供电范围,即Vcc与Vee之差。

    如图2.4,25℃环境中,ADA4077使用±15V供电,静态电流的典型值为400μA。代入式2-99,通过计算静态功耗为12mW。使用LTspice进行瞬态分析之后,计算ADA4077静态功率如图2.181。

图2.181 ADA4077静态功耗仿真电路

    功率计算结果如图2.182,ADA4077静态功耗的平均值为10.84mW,接近ADA4077静态功耗的计算值。

图2.182 ADA4077瞬态分析的静态功率计算结果

    2 短路电流、输出电流与输出级晶体管功耗

    短路电流(Short-Circuit Current,Isc)定义为放大器输出与地、电源的两个端电压之一或者特定电位短接时,放大器可以输出的最大电流值。

    输出电流(Output Current,Iout)定义为放大器输出端所取出的电流值。输出电流值必须小于短路电流值,放大器才能工作正常。放大器输出电流有两种形式,分别是流出电流“Source”为正值,与灌入电流“sink”为负值。二者参数值可以不相等,如图2.160, ADA4807流出电流50mA,灌入电流为60mA。

图2-160  ADA4807 输出特性

    输出级晶体管功耗定义为放大器在指定输出电流Iout网络中,放大器内部所消耗的功耗。如图2.183。

图2.183放大器直流功耗分析电路

    放大器流出的电流Iout,为式2-101。

    放大器自身消耗的电压落差,为式2-102。

    通过式2-101与式2-102,计算输出级晶体管功耗,为式2-103。   

    其中,RL为放大器输出端的等效电阻,阻值为R1与Rf阻值之和,与负载电阻Rload的并联值。

    如图2.183,根据电路配置可知Vout为1V,RL为1.333KΩ,代入是2-102计算ADA4077直流功耗为10.5mW。

    3 热阻

    芯片热阻定义为热量在从晶圆结点传导至环境空气遇到的阻力。表示为θJA,即结至环境热阻,单位是℃/W。进一步分析晶圆结点至环境空气热传导过程,如图2.185。

图2.185 芯片热力学模型

    PN节总功耗(Pd)导致温度上升将向芯片的封装进行热传递,过程中遇到的阻力为节至外壳的热阻θJC。外壳温度上升将周围环境进行热传递,过程中遇到的阻力为外壳至环境的热阻θCA。散热过程如式2-104。

    如图2.186,ADA4077不同封装的节至外壳的热阻,外壳至环境的热阻。

图2.186ADA4077 不同封装热阻

   如果在室温25℃条件下,选择8-Lead MSOP封装ADA4077实现图2.183电路,输出级晶体管功耗为10.5mW,静态功耗为12mW,θJC为44℃/W,θCA为190℃/W,代入式2-104计算芯片内部结温为:

    如上,精密测量电路的放大器功耗影响通常较小,而高速采集电路的放大器与ADC功耗较大,影响就不能忽视,需要根据应用电路具体分析。另外,不论是精密测量,还是高速采集电路,还应考虑板卡中电源,主控等高功耗芯片对电路工作温度的影响,才能确保所使用的参数与硬件实际工作环境相符合

 往期推荐 ·


放大器总谐波失真与总谐波失真加噪声参数介绍

放大器的输入、输出电压范围与轨到轨的理解误区

放大器驱动SAR ADC电路的设计难点

放大器建立时间参数仿真

分享、在看与点赞,至少我要拥有一个吧


放大器参数解析与LTspice 放大器设计与Ltspice应用介绍
评论
  • PLC组态方式主要有三种,每种都有其独特的特点和适用场景。下面来简单说说: 1. 硬件组态   定义:硬件组态指的是选择适合的PLC型号、I/O模块、通信模块等硬件组件,并按照实际需求进行连接和配置。    灵活性:这种方式允许用户根据项目需求自由搭配硬件组件,具有较高的灵活性。    成本:可能需要额外的硬件购买成本,适用于对系统性能和扩展性有较高要求的场合。 2. 软件组态   定义:软件组态主要是通过PLC
    丙丁先生 2025-01-06 09:23 85浏览
  • 本文介绍Linux系统更换开机logo方法教程,通用RK3566、RK3568、RK3588、RK3576等开发板,触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。制作图片开机logo图片制作注意事项(1)图片必须为bmp格式;(2)图片大小不能大于4MB;(3)BMP位深最大是32,建议设置为8;(4)图片名称为logo.bmp和logo_kernel.bmp;开机
    Industio_触觉智能 2025-01-06 10:43 87浏览
  • 这篇内容主要讨论三个基本问题,硅电容是什么,为什么要使用硅电容,如何正确使用硅电容?1.  硅电容是什么首先我们需要了解电容是什么?物理学上电容的概念指的是给定电位差下自由电荷的储藏量,记为C,单位是F,指的是容纳电荷的能力,C=εS/d=ε0εrS/4πkd(真空)=Q/U。百度百科上电容器的概念指的是两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介质。通过观察电容本身的定义公式中可以看到,在各个变量中比较能够改变的就是εr,S和d,也就是介质的介电常数,金属板有效相对面积以及距离。当前
    知白 2025-01-06 12:04 173浏览
  • 根据Global Info Research项目团队最新调研,预计2030年全球封闭式电机产值达到1425百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为3.4%。 封闭式电机是一种电动机,其外壳设计为密闭结构,通常用于要求较高的防护等级的应用场合。封闭式电机可以有效防止外部灰尘、水分和其他污染物进入内部,从而保护电机的内部组件,延长其使用寿命。 环洋市场咨询机构出版的调研分析报告【全球封闭式电机行业总体规模、主要厂商及IPO上市调研报告,2025-2031】研究全球封闭式电机总体规
    GIRtina 2025-01-06 11:10 104浏览
  • By Toradex 秦海1). 简介嵌入式平台设备基于Yocto Linux 在开发后期量产前期,为了安全以及提高启动速度等考虑,希望将 ARM 处理器平台的 Debug Console 输出关闭,本文就基于 NXP i.MX8MP ARM 处理器平台来演示相关流程。 本文所示例的平台来自于 Toradex Verdin i.MX8MP 嵌入式平台。  2. 准备a). Verdin i.MX8MP ARM核心版配合Dahlia载板并
    hai.qin_651820742 2025-01-07 14:52 48浏览
  • 自动化已成为现代制造业的基石,而驱动隔离器作为关键组件,在提升效率、精度和可靠性方面起到了不可或缺的作用。随着工业技术不断革新,驱动隔离器正助力自动化生产设备适应新兴趋势,并推动行业未来的发展。本文将探讨自动化的核心趋势及驱动隔离器在其中的重要角色。自动化领域的新兴趋势智能工厂的崛起智能工厂已成为自动化生产的新标杆。通过结合物联网(IoT)、人工智能(AI)和机器学习(ML),智能工厂实现了实时监控和动态决策。驱动隔离器在其中至关重要,它确保了传感器、执行器和控制单元之间的信号完整性,同时提供高
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:28 170浏览
  • 在智能家居领域中,Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Thread与Z-Wave等无线通信协议是构建短距物联局域网的关键手段,它们常在实际应用中交叉运用,以满足智能家居生态系统多样化的功能需求。然而,这些协议之间并未遵循统一的互通标准,缺乏直接的互操作性,在进行组网时需要引入额外的网关作为“翻译桥梁”,极大地增加了系统的复杂性。 同时,Apple HomeKit、SamSung SmartThings、Amazon Alexa、Google Home等主流智能家居平台为了提升市占率与消费者
    华普微HOPERF 2025-01-06 17:23 145浏览
  • 每日可见的315MHz和433MHz遥控模块,你能分清楚吗?众所周知,一套遥控设备主要由发射部分和接收部分组成,发射器可以将控制者的控制按键经过编码,调制到射频信号上面,然后经天线发射出无线信号。而接收器是将天线接收到的无线信号进行解码,从而得到与控制按键相对应的信号,然后再去控制相应的设备工作。当前,常见的遥控设备主要分为红外遥控与无线电遥控两大类,其主要区别为所采用的载波频率及其应用场景不一致。红外遥控设备所采用的射频信号频率一般为38kHz,通常应用在电视、投影仪等设备中;而无线电遥控设备
    华普微HOPERF 2025-01-06 15:29 127浏览
  • 随着市场需求不断的变化,各行各业对CPU的要求越来越高,特别是近几年流行的 AIOT,为了有更好的用户体验,CPU的算力就要求更高了。今天为大家推荐由米尔基于瑞芯微RK3576处理器推出的MYC-LR3576核心板及开发板。关于RK3576处理器国产CPU,是这些年的骄傲,华为手机全国产化,国人一片呼声,再也不用卡脖子了。RK3576处理器,就是一款由国产是厂商瑞芯微,今年第二季推出的全新通用型的高性能SOC芯片,这款CPU到底有多么的高性能,下面看看它的几个特性:8核心6 TOPS超强算力双千
    米尔电子嵌入式 2025-01-03 17:04 55浏览
  • 大模型的赋能是指利用大型机器学习模型(如深度学习模型)来增强或改进各种应用和服务。这种技术在许多领域都显示出了巨大的潜力,包括但不限于以下几个方面: 1. 企业服务:大模型可以用于构建智能客服系统、知识库问答系统等,提升企业的服务质量和运营效率。 2. 教育服务:在教育领域,大模型被应用于个性化学习、智能辅导、作业批改等,帮助教师减轻工作负担,提高教学质量。 3. 工业智能化:大模型有助于解决工业领域的复杂性和不确定性问题,尽管在认知能力方面尚未完全具备专家级的复杂决策能力。 4. 消费
    丙丁先生 2025-01-07 09:25 80浏览
  • 彼得·德鲁克被誉为“现代管理学之父”,他的管理思想影响了无数企业和管理者。然而,关于他的书籍分类,一种流行的说法令人感到困惑:德鲁克一生写了39本书,其中15本是关于管理的,而其中“专门写工商企业或为企业管理者写的”只有两本——《为成果而管理》和《创新与企业家精神》。这样的表述广为流传,但深入探讨后却发现并不完全准确。让我们一起重新审视这一说法,解析其中的矛盾与根源,进而重新认识德鲁克的管理思想及其著作的真正价值。从《创新与企业家精神》看德鲁克的视角《创新与企业家精神》通常被认为是一本专为企业管
    优思学院 2025-01-06 12:03 119浏览
  • 村田是目前全球量产硅电容的领先企业,其在2016年收购了法国IPDiA头部硅电容器公司,并于2023年6月宣布投资约100亿日元将硅电容产能提升两倍。以下内容主要来自村田官网信息整理,村田高密度硅电容器采用半导体MOS工艺开发,并使用3D结构来大幅增加电极表面,因此在给定的占位面积内增加了静电容量。村田的硅技术以嵌入非结晶基板的单片结构为基础(单层MIM和多层MIM—MIM是指金属 / 绝缘体/ 金属) 村田硅电容采用先进3D拓扑结构在100um内,使开发的有效静电容量面积相当于80个
    知白 2025-01-07 15:02 75浏览
  •     为控制片内设备并且查询其工作状态,MCU内部总是有一组特殊功能寄存器(SFR,Special Function Register)。    使用Eclipse环境调试MCU程序时,可以利用 Peripheral Registers Viewer来查看SFR。这个小工具是怎样知道某个型号的MCU有怎样的寄存器定义呢?它使用一种描述性的文本文件——SVD文件。这个文件存储在下面红色字体的路径下。    例:南京沁恒  &n
    电子知识打边炉 2025-01-04 20:04 100浏览
  • 光耦合器,也称为光隔离器,是一种利用光在两个隔离电路之间传输电信号的组件。在医疗领域,确保患者安全和设备可靠性至关重要。在众多有助于医疗设备安全性和效率的组件中,光耦合器起着至关重要的作用。这些紧凑型设备经常被忽视,但对于隔离高压和防止敏感医疗设备中的电气危害却是必不可少的。本文深入探讨了光耦合器的功能、其在医疗应用中的重要性以及其实际使用示例。什么是光耦合器?它通常由以下部分组成:LED(发光二极管):将电信号转换为光。光电探测器(例如光电晶体管):检测光并将其转换回电信号。这种布置确保输入和
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:27 180浏览
  • 根据环洋市场咨询(Global Info Research)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机锂电池产值达到2457百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为9.6%。 无人机锂电池是无人机动力系统中存储并释放能量的部分。无人机使用的动力电池,大多数是锂聚合物电池,相较其他电池,锂聚合物电池具有较高的能量密度,较长寿命,同时也具有良好的放电特性和安全性。 全球无人机锂电池核心厂商有宁德新能源科技、欣旺达、鹏辉能源、深圳格瑞普和EaglePicher等,前五大厂商占有全球
    GIRtina 2025-01-07 11:02 71浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦