ZHCSFE8A August 2016 – November 2016 TLV8801 , TLV8802
PRODUCTION DATA.
8 應用和實現
NOTE
以下 應用 部分的信息不屬于 TI 組件規范，TI 不擔保其準確性和完整性?？蛻魬撠煷_定 TI 組件是否適用于其應用。客戶應驗證并測試其設計是否能夠實現，以確保系統功能。
8.1 應用信息
TLV880x 是超低功耗運算放大器，能夠提供 6kHz 的帶寬（典型靜態電流僅 320nA）和近似半精密漂移規格。這些軌至軌輸出放大器專為電池供電的 應用而設計。輸入共模電壓范圍擴展至負電源軌，并且輸出擺幅范圍處于相對于電源軌的數毫伏以內，從而保持寬動態范圍。
8.2 典型應用：三端 CO 氣體傳感器放大器
Figure 38. 三端氣體傳感器放大器原理圖
8.2.1 設計要求
Figure 38 顯示了用于三端非偏置 CO 傳感器的簡單微功耗穩壓器電路，但它還適用于許多其他類型的三端氣體傳感器或電化學電池。
基本傳感器具有三個電極：感應或工作電極（“WE”）、計數器電極（“CE”）和參比電極（“RE”）。電流在 CE 和 WE 之間流動，其大小與檢測到的濃度成正比。
RE 監測內部參考點的電勢。對于非偏置傳感器，必須通過調節 CE 上的偏置將 WE 和 RE 電極保持在相同的電勢。通過由 U1 形成的穩壓電路，伺服反饋操作會將 RE 引腳保持在由 VREF 設置的電勢。
由于傳感器的大電容，R1 將保持穩定性。C1 和 R2 形成穩壓器積分器并設置反饋時間常數。
U2 形成跨阻放大器（“TIA”），以將產生的傳感器電流轉換為與之成正比的電壓。跨阻增益和最終的靈敏度由 RF 根據Equation 2 進行設置。
RL 是值通常由傳感器制造商指定（通常為 10 歐姆）的負載電阻器。WE 上的電勢由施加的 VREF 進行設置。 Riso 提供電容隔離，并與 C2 相結合形成輸出濾波器和 ADC 充電電容器以驅動 ADC。
8.2.2 詳細設計流程
對于該示例，我們將使用靈敏度為 69nA/ppm 的 CO 傳感器。電源電壓和最大 ADC 輸入電壓為 2.5V，最大濃度為 300ppm。
首先，必須確定 VREF 電壓。該電壓是在最大上余量與分辨率之間進行折衷的結果，也是 CE 端子上最小擺幅的“下余量”的限額，因為隨著濃度（傳感器電流）增加，CE 通常會相對 RE 電勢變為負值。對于該特定的傳感器，基準測量發現濃度為 300ppm 時 CE 和 RE 之間的差值為 180mV。
為了允許在 10k 電阻器上出現負 CE 擺幅“下余量”和壓降，我們為 VREF 選擇了 300mV 的值。
因此，+300mV 將用作最小 VZERO 以添加一些上余量。
where
- VZERO 是零濃度電壓
- VREF 是基準電壓 (300mV)
接下來，我們計算最高預計濃度下的最大傳感器電流：
where
- ISENSMAX 是最大預計傳感器電流
- IPERPPM 是制造商指定的每 ppm 傳感器電流（以安培為單位）
- ppmMAX 是所需的最大 ppm 讀數
現在，求出可用于測量的基準電壓之上的可用輸出擺幅范圍：
where
- VSWING 是預計的輸出電壓變化
- VOUTMAX 是最大放大器輸出擺幅（通常接近 V+）
現在我們使用最大擺幅和最大傳感器電流計算跨阻電阻器 (RF) 值：
8.2.3 應用曲線
Figure 39. 接觸 200ppm CO 時監測到的電壓
Figure 39 顯示了當傳感器接觸濃度為 200ppm 的一氧化碳氣體時產生的電路電壓。VC 是監測到的 CE 引腳電壓，它清楚地顯示了隨著濃度的增加預計下降至 WE 電壓 VW 以下的 CE 電壓。
VTIA 是跨阻放大器 U2 的輸出。VDIFF 是計算出的 VREF 和 VTIA 之間的差值，將用于 ppm 計算。
Figure 40. 計算出的傳感器電流
Figure 41. 計算出的 ppm
Figure 40 顯示了使用Equation 7 中的公式計算出的傳感器電流：
Equation 8 顯示了最終的傳感器電流到 ppm 的轉換。
放大器部分的總電源電流小于 700nA，不包括傳感器電流。請注意，傳感器電流源自放大器輸出，該輸出又來自放大器電源電壓。因此，電源電流預算計算中還必須包含任何持續傳感器電流。
8.3 注意事項
應正確旁路掉電源。
在驅動電容負載（尤其是電纜、多路復用器和 ADC 輸入）時，應向輸出端添加串行電阻。
如果輸入電壓預計會超過電源，則應添加串行電流限制電阻器和外部肖特基鉗位二極管。將電流限制為 1mA 或更?。糠?1KΩ）。