現(xiàn)代運(yùn)算放大器（op amp）用于許多電池供電應(yīng)用。一些例子包括便攜式醫(yī)療設(shè)備、健身追蹤器、手機(jī)、平板電腦、狀態(tài)監(jiān)測傳感器等。為了延長電池更換或充電之間的電池壽命，系統(tǒng)可以在睡眠模式下關(guān)閉活動(dòng)組件。根據(jù)應(yīng)用的不同，當(dāng)系統(tǒng)通過定時(shí)器或觸發(fā)事件從睡眠狀態(tài)中出來時(shí)，系統(tǒng)需要快速啟動(dòng)并運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)信號調(diào)理和事件記錄。系統(tǒng)就緒的速度取決于每個(gè)有源組件從關(guān)閉到完全功能或穩(wěn)定狀態(tài)的速度。在本文中，我們將討論建立時(shí)間和壓擺率與啟動(dòng)或上電時(shí)間之間的差異。然后，我們將介紹一個(gè)測量啟動(dòng)時(shí)間的案例研究。

在運(yùn)算放大器電源電壓導(dǎo)通并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，通過改變輸入信號來測量輸出端的建立時(shí)間和壓擺率。建立時(shí)間是運(yùn)算放大器在輸出端達(dá)到一定精度所需的時(shí)間。壓擺率是輸出電壓隨時(shí)間變化的速率，通常指定為 V/uS。下面的圖 1 說明了這兩個(gè)參數(shù)。

圖1：建立時(shí)間和壓擺率

啟動(dòng)或上電時(shí)間是電源電壓導(dǎo)通時(shí)運(yùn)算放大器達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間。下面的圖 2 說明了啟動(dòng)時(shí)間。

圖2：啟動(dòng)時(shí)間

為什么我們關(guān)心啟動(dòng)時(shí)間？ 運(yùn)算放大器用于各種電池供電應(yīng)用。其中許多應(yīng)用會將有源電路置于睡眠模式以延長電池壽命，而某些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將簡單地禁用電路塊上的Vsupply。因此，模塊達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的速度越快，系統(tǒng)就能越早進(jìn)行信號鏈調(diào)理和數(shù)據(jù)記錄。然后，系統(tǒng)可以再次進(jìn)入睡眠狀態(tài)以節(jié)省電池電量。

以下是測量啟動(dòng)時(shí)間的案例研究。下面的圖3是啟動(dòng)測試電路的簡化原理圖。

圖3：啟動(dòng)時(shí)間測試電路

Vsupply或Vdd由“0至3V方波脈沖”表示。當(dāng)Vdd為0V時(shí)，運(yùn)算放大器“關(guān)斷”，運(yùn)算放大器的輸出阻抗很高。由于運(yùn)算放大器輸出電壓與負(fù)載電壓（VLoad，1V）直接相關(guān)，因此Vout的預(yù)期值為1V。

當(dāng)我們接通Vsupply（3V時(shí)的方波脈沖）時(shí)，運(yùn)算放大器導(dǎo)通，輸出變?yōu)榈妥杩?。此時(shí)，輸出成為施加輸入電壓的函數(shù)。輸出跟隨輸入正弦波的時(shí)間是運(yùn)算放大器啟動(dòng)時(shí)間。

請注意，一旦運(yùn)算放大器V電源接通，則需要50mV DC輸入，以使輸出遠(yuǎn)離飽和至負(fù)供電軌。它應(yīng)該無助于DUT的啟動(dòng)時(shí)間。此外，測試電路中不使用旁路電容器，以最大限度地降低電源電流測量期間的浪涌電流。

MCP6007啟動(dòng)時(shí)間與競賽示例

基于前面討論的測試電路，我們測量了Microchip新型MCP6006/7/9的啟動(dòng)時(shí)間。從下面的圖4可以看出，MCP6006/7/9產(chǎn)品系列的啟動(dòng)時(shí)間為6uS，比最接近的競爭產(chǎn)品快近10倍。同時(shí)，MCP6006/7/9在啟動(dòng)期間保持高輸出阻抗。

圖 4：MCP6006/7/9 啟動(dòng)時(shí)間

如下圖所示，MCP6007（MCP6006/7/9產(chǎn)品系列的雙版本）在啟動(dòng)期間消耗的浪涌電流也非常小。浪涌電流消耗比最接近的競爭產(chǎn)品低近40倍。最后，MCP3/6006/7系列的9MHz版本具有類似的啟動(dòng)時(shí)間性能。

圖 5：啟動(dòng)期間的 MCP6007 電源電流 （IDD）

結(jié)論

在本文中，我們討論了啟動(dòng)時(shí)間與建立時(shí)間和壓擺率的關(guān)系。然后，我們跟進(jìn)了一種測量啟動(dòng)時(shí)間的方法。

審核編輯：郭婷