電流檢測和控制應用

根據具體要求的不同，檢測電流強度的方法很多。其中包括使用電阻器的分路傳感器、霍爾效應傳感器以及電流互感器。在本例中，我們將考察應用于分路傳感器的運算放大器的要求。現今的分路傳感器技術已發展到具有高精度，并可提供低成本優勢的特點，并且適用范圍廣。

基本而言，分路傳感器技術是將一個電阻器置于被測量電源的線路中。因為電阻壓降會影響功效，所以通常需要使用盡可能小的電阻值。而這就意味在電流檢測應用中，必須放大相對較小的電阻差分功率。

因此，運算放大器電路必須提供高共模范圍和高精度。低功耗也是一個重要要求，特別是對電池應用的傳感器。嵌入式電流檢測電路也需要相對便宜，以便不顯著增加被監測產品的物料成本。

此外，對許多工業、公用事業和通信電流的檢測應用，運算放大器需要在極端溫度或長期使用條件下的漂移最小。例如，部署在電線桿頂的電流傳感器由于暴露在相對惡劣的環境變化中，所以需要提供長期的穩定性能而不產生昂貴的維護要求。

許多基于分路器的電流檢測應用都采用了運算放大器，例如以最小封裝尺寸提供低功耗與高精度的基于斬波的零漂移放大器——ISL28133或ISL28233。此外，如圖2所示，這些斬波穩定型CMOS器件在極端溫度和長期使用條件下提供卓越的低漂移特征。

圖2 將失調電壓在溫度和時間上的漂移將到最小化，ISL28133是一款單一斬波穩定型運算放大器，而ISL28233是同一款放大器的雙器件。

電流檢測是早已用于許多行業領域（如消費、工業、通信和公用事業等）的最普遍應用之一，隨著新型電子器件的大量增加和人們對“綠色”電源管理技術的日益重視，其重要性日益提高。上文描述的斬波穩定型精密運算放大器提供極低失調電壓和失調偏移、軌到軌輸入和輸出以及低功耗，可滿足日益增加的嵌入式電流檢測的應用需求。

手持式有毒環境安全監測儀

最后一個應用例子是將大量不同傳感器輸入集中在一個設備中，該設計表明良好設計的運算放大器有助于處理緊湊型便攜設備上的多傳感器信號鏈。用于監測危險環境的手持式設備越來越多地采用傳感器以便最小化尺寸和最大化功能。此類設備可能包含可燃氣體傳感器、氧傳感器和催化加熱帶傳感器。

如圖3中的框圖所示，使用多個超低功耗運算放大器（如ISL28194）具備針對小型手持式設備中多傳感器信號鏈的優勢。

圖3 多傳感器手持有毒環境安全檢測儀

因為這些安全設備通常需要以全天候模式工作，所以ISL28194超低微功耗特征（最大450nA和 2nA[空閑時]）支持更長的電池壽命而不損害性能。ISL28194設計為在單電源（1.8V-5.5V）模式下工作，所以適用于由兩節1.5V堿性電池供電的手持設備。此外，因為多個ISL28194信號鏈可作為單個ADC（ISL26132）的信號源，所以可以最小化整體系統級電路的復雜性和部件數量。

由于可燃氣體傳感器、氧傳感器和熱傳感器的建立時間通常長達10秒，所以運算放大器的帶寬并不很重要，但它們需要傳感器具有恒定的偏置。另外，和前面所舉的例子一樣，傳感器的輸出大多為非常弱小的信號，所以運算放大器必須在大增益步長上提供峰-峰噪聲平坦度和漂移特征。

擴大運算放大器的選擇范圍

作為應用最廣泛的電子元件之一，運算放大器的使用還會繼續增加。隨著提供模擬傳感器功能的設備越來—從本文所舉的例子到大量使用運動、近程、光和其他傳感器的工業及消費設備，運算放大器的使用正在以指數規律增加。

像任何良好設計的規范一樣，首要標準始終必須是實現系統工作的準確性和性能目標。所以在高增益場合中，低噪聲、低漂移和精密性將始終是成功的重要因素。幸運的是，現今可供系統設計人員選擇的精密運算放大器更加廣泛，使他們能夠有效地滿足最嚴格的性能和準確性要求，并在耗電量、尺寸、部件數量和整體成本間取得平衡。