如何實(shí)現(xiàn)負(fù)載驅(qū)動(dòng)器的電路

　　在很多應(yīng)用中，都需要用到能夠?yàn)樨?fù)載提供適當(dāng)功率的放大器；另外還需保持良好的直流精度，而負(fù)載的大小決定了目標(biāo)電路的類(lèi)型。精密運(yùn)算放大器能驅(qū)動(dòng)功率要求不足 50 mW 的負(fù)載，而搭配了精密運(yùn)算放大器輸入級(jí)和分立功率晶體管輸出級(jí)的復(fù)合放大器可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)功率要求為數(shù) W 的負(fù)載。 但是，在中等功率范圍內(nèi)卻沒(méi)有優(yōu)秀的解決方案。 在這個(gè)范圍內(nèi)，不是運(yùn)算放大器無(wú)法驅(qū)動(dòng)負(fù)載，就是電路過(guò)于龐雜而昂貴。最近在設(shè)計(jì)惠斯登電橋驅(qū)動(dòng)器時(shí)，這種兩難處境更為明顯。激勵(lì)電壓直接影響失調(diào)和范圍，因此需要具有直流精度。這種情況下，源極電壓和電橋之間的容差不足 1 mV。 若以 7 V 至 15 V 電源供電，則電路必須以單位增益將電橋從 100 mV 驅(qū)動(dòng)至 5 V。使問(wèn)題變得更為復(fù)雜的是，它能使用各種不同的橋式電阻 例如，應(yīng)變計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)阻抗為 120 Ω或 350 Ω。若采用 120 Ω電橋，則放大器必須提供 42 mA 電流，才能保持 5 V 電橋驅(qū)動(dòng)能力。 此外，電路驅(qū)動(dòng)能力必須高達(dá) 10 nF。 這是考慮電纜和電橋耦合電容后得到的數(shù)值。

　　放大器選擇

　　設(shè)計(jì)該電路的第一步，是選擇可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載的放大器。 其壓差（VOH） 在目標(biāo)負(fù)載電流情況下，必須位于電路的可用裕量范圍內(nèi)。 針對(duì)該設(shè)計(jì)的最小電源電壓為 7 V，最大輸出為 5 V。若裕量為 250 mV，則可用裕量（VDD – VOUT）等于 1.75 V。目標(biāo)負(fù)載電流為 42 mA。精密、雙通道運(yùn)算放大器 ADA4661-2 具有軌到軌輸入和輸出特性。 該器件的大輸出級(jí)可驅(qū)動(dòng)大量電流。 源電流為 40 mA 時(shí)，數(shù)據(jù)手冊(cè)中的壓差電壓規(guī)格為 900 mV，因此可輕松滿(mǎn)足 1.75 V 裕量要求。壓差限制了電路采用低壓電源工作，而功耗則限制了電路采用高壓電源工作。 可計(jì)算芯片升溫，確定最大安全工作溫度。 MSOP 封裝簡(jiǎn)化了原型制作，但 LFCSP 封裝的熱性能更佳，因此如有可能應(yīng)當(dāng)采用 LFCSP 封裝。 MSOP 的熱阻（θJA） 等于 142°C/W，LFCSP 的熱阻等于 83.5°C/W。 最大芯片升溫可通過(guò)將熱阻乘以最大功耗計(jì)算得到。 當(dāng)電源為 15 V 且輸出為 5 V 時(shí)，裕量為 10 V。最大電流為 42 mA，因此功耗為 420 mW。 最終的芯片升溫（MSOP 為 60°C，LFCSP 為 35°C）限制最大環(huán)境溫度為 65°C （MSOP）以及 90°C （LFCSP）。為保持精確的電橋激勵(lì)電壓，芯片和封裝的組合熱性能同樣十分重要。 不幸的是，驅(qū)動(dòng)大輸出電流時(shí)，某些運(yùn)算放大器的性能下降明顯。 輸出級(jí)功耗使得芯片上的溫度梯度極大，從而導(dǎo)致匹配晶體管和調(diào)節(jié)電路之間的不平衡。 ADA4661-2 設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)大功率，同時(shí)抑制這些溫度梯度。