您不仅需要设计一款低电源电压的基本运算放大器电路，而且还需要使用高电压、低成本运算放大器来节省成本。这行吗？我会教您如何辨别。

　　我首先以 LM324 器件为实例，因为该器件价格不贵（很普遍），而且工作电压低至 3V。LM2902 支持 -40C 的工作温度，我将使用该器件作为一种个人设计挑战，因为低温下的二极管压降最大。因此，温度是为输入输出电压范围引起最多问题的因素。

　　第 1 步：针对 VCC 检查有效输入输出电压范围。

　　LM2902 没有 3V 参数，因此我使用图 1 中的 5V 参数。

　　

　　图 1：TI LM2902 的 5V 参数

　　输入共模覆盖 5V 及更高电压，但对于 3V 而言，我只能靠自己了。电子技术规则在 3V 下仍然适用，因此我可使用“满量程”VICR 公式 0 至 Vcc-2V 得到 0V 至 1V 的输入范围。

　　25C 下的 VOH 相当简单，VCC-1.5V 为 1.5V，但整个温度范围规范是 23V，这对于 LM2902 来说是 VCC-3V。在 VCC=3V 时其可降低至 0V……，显然无法使用！我通过查看产品说明书原理图，看到了两个 VBE 压降。假设温度系数为 -2mV/C，-40C VOH 则降低 260mV （2*（-40C-25C）*-2mV/C）。为获得少量设计裕度，我将其定为 300mV。我的最新 VOH 现在是 1.2V （VCC-1.5V-0.3V）。

　　VOL 对于所有温度而言一般是 0V，但有个问题，这只适合端接至接地的负载。对于需要输出吸收电流的负载而言，那就不同了。为此，我将参考 LM2904-N 产品说明书中的吸收电流图（图 2）。它同样适用于 LM2904。

　　

　　图 2：LM2904 的电流吸收

　　适中电流的 VOL 低于 0.8V，但这依然是 25C 的数据及典型图表。回顾一下产品说明书原理图，该性能说得通。这次对于更高电流驱动器而言，我只看到了 1VBE。假设温度系数是 -2mV/C，-40C VOL 增加 130mV （（-40C-25C）*-2mV/C）。为得到一定设计裕度，我将其定为 200mV。我的最新 VOL 是 1.0V （0.8V+0.2V）。

　　第 2 步：查看电压范围结果，看能否通过它们实现任意设计

　　输入范围是 0V 至 1V — 这很有难度，但我能做到。

　　输出范围是 1.0V 至 1.2V — 这非常难，我做不到。

　　第 3 步：要有创造性。

　　好消息是，如果输出吸收的电流没必要大于几微安，那么输出范围就可以是 0V 至 1.2V。此外，输出电压范围还可通过在输出引脚上使用上拉或下拉电阻器增加。

　　下拉电阻器对 VOL 的实效只需通过计算所驱动的负载便可确定，但一定要将反馈网络作为负载包含在内。LM2904 不会对 VOL 的电阻器产生反作用。

　　上拉电阻器对 VOH 的实效可通过计算所驱动的负载确定。但是，LM2904 中的低电流吸收（一般是 30uA） 要计入上拉电阻器所应提供的电流中。

　　因此，LM2902 和其它高电压低成本运算放大器可在指定最小电源电压下使用。但负载电流、负载电流极性、输入电压和输出电压都必须经过精心计算，才能避免设计误差。

　　更宽泛的温度选项

　　TI 一系列标准逻辑、电源和放大器产品的强大功能可为工业设计实现更高的灵活性。我们提供 500 多种适合更大温度范围（–40C 至 125C）的器件。
?

　　作者：Ron Michallick 德州仪器
?

　　原文请参见：http://www.deyisupport.com/blog/b/signalchain/archive/2014/05/13/51699.aspx

　　德州仪器在线技术支持社区为中国电子工程师解答技术难题，提供技术支持。德仪社区涉及模拟电子技术、单片机、MCU、嵌入式系统、DSP、数字信号处理，是采用TI芯片设计的电子工程师首选的技术交流平台。更多论坛精华，请浏览：http://www.deyisupport.com/

?