高性能和低功耗：這一要求即將實現(xiàn) 在越來越多的應用中，特別是在移動、電池供電方面 設備。特別是在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè) 4.0 和數(shù)字化時代，這些 手持設備使日常生活的許多方面都更輕松。在應用程序中也是如此 從移動生命體征監(jiān)測到機器和系統(tǒng)監(jiān)測 在工業(yè)環(huán)境中。對更高性能和最長電池壽命的需求 也出現(xiàn)在最終用戶產(chǎn)品中，例如智能手機和可穿戴設備。

可用于供電的電池能量有限，因此需要高效 在活動模式下具有最小電流的組件，可最大限度地延長設備運行時間。 或者，較低的功耗允許實現(xiàn)相同的電池 使用低容量電池的使用壽命，減小尺寸、重量和成本。溫度 管理也不應被忽視。在這里，更高效的組件 發(fā)揮積極作用?？梢詼p少占用空間的冷卻管理 因為產(chǎn)生的熱量較低。有廣泛的 提供低功耗甚至超低功耗 （ULP） 組件。本文 特別關注低功耗運算放大器。

功耗和性能之間的權(quán)衡

通常存在與操作功耗相關的權(quán)衡 在選擇合適的放大器時需要考慮的放大器。

較低的功耗通常也意味著較低的帶寬。但是，這也取決于 關于給定的放大器架構(gòu)和穩(wěn)定性要求。越高 寄生電容和電感，通常帶寬越低。因此 例如，跨阻放大器（電流反饋放大器）提供 帶寬相對較高，但精度較低。通過一些技巧， 帶寬功率比可以提高。

例如，增益帶寬（GBW）通常如下：

Gm是跨導，或輸出電流與 輸入電壓（I外/V在），C為內(nèi)部補償電容。

增加帶寬的經(jīng)典方法是增加偏置電流，這將 增加 Gm以更多的功耗為代價。但我們不想做 用于降低功率。

通常，補償電容應設置主極點，因此理想情況下 負載電容完全不會影響帶寬。

較低的電容通常產(chǎn)生較高的帶寬，然后受到限制 受放大器的物理特性影響，但也會損害穩(wěn)定性， 而它通常會在低噪聲增益下提高穩(wěn)定性。不過 實際上，我們無法在較低的噪聲增益下驅(qū)動那么大的純?nèi)菪载撦d。

使用低功耗運算放大器的另一個權(quán)衡是通常更高的電壓 噪聲。但是，折合到輸入端的電壓噪聲通常是放大器的主要因素。 對總輸出寬帶噪聲的貢獻，但它可能由 電阻噪聲?？傇肼曂ǔＳ?輸入級（例如，集電極具有散粒噪聲，漏極具有熱效應 噪音）。1/f 噪聲（閃爍噪聲）因架構(gòu)和 是由組件材料的特殊缺陷等引起的。 因此，它通常由組件尺寸決定。相比之下，電流 在較低的功率水平下，噪聲通常較低。然而，特別是在雙極性放大器中， 它也不應被忽視。在1/f區(qū)域，1/f電流噪聲可以是 放大器輸出端總1/f噪聲的主要貢獻因素。其他權(quán)衡 在于失真性能和漂移值。通常使用低功耗運算放大器 表現(xiàn)出更高的總諧波失真（THD），但與電流噪聲一樣， 雙極性放大器中的輸入偏置和失調(diào)電流隨減小而減小 電源電流。運算放大器的另一個重要特性是 失調(diào)電壓。它通常通過輸入側(cè)的適應來影響 組件，因此不會在 低功耗，因此VOS和VOS漂移在功率范圍內(nèi)是恒定的。外部電路 和反饋電阻（RF） 也會影響操作的性能 放大器。較高的電阻值會降低動態(tài)功率和諧波 失真，但它們會增加輸出噪聲和與 偏置電流。

為了進一步降低功耗，許多設備通常具有 待機或睡眠功能。這樣可以停用關鍵設備功能 不使用時，僅在需要時重新激活。喚醒時間為 對于低功率放大器，通常更長。前面描述的權(quán)衡是 總結(jié)見表1。

ADA4945-1雙極性差分放大器在這些特性之間提供了很好的折衷方案。由于其低直流偏移、直流失調(diào)漂移和出色的出色 動態(tài)性能，非常適合眾多高分辨率、功能強大的數(shù)據(jù) 采集和信號處理應用，其中需要驅(qū)動器 ADC，如圖1所示，使用ADA4945-1驅(qū)動AD4022 ADC。包括 多種功耗模式，您可以優(yōu)化性能與功耗權(quán)衡 特定的轉(zhuǎn)換器。例如，其全功率模式應與AD4020良好配對，然后您可以為較低樣本切換到低功耗模式 AD4021或AD4022的速率。

圖1.高分辨率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的簡化信號鏈示例。

審核編輯：郭婷