Toshiba用于传感器小信号放大的低噪声运算放大器

物联网應用會通過传感器来收集环境数据。常用的传感器包括运动传感器;用于烟雾报警器的热释电红外传感器;测距用超声波和光传感器.安全系统用红外传感器遥控器;气体探测器用气体传感器。在许多情况下,来自传感器的小信号在被送入模数转换器(ADC)之前,會用运算放大器放大。由于大多数传感器模拟信号很小,所以要高精度放大就需要用低噪声运算放大器。東芝推出了一款低噪声运算放大器TC75S67TU,通过优化工艺实现了理想的低输入转换噪声,与传统CMOS运算放大器相比,该产品在1/f(10Hz)范围内的等效输入噪声降低了86%。因此,它适合于放大各种传感器的微小信号。此外,它消耗较少的电流,有助于小型物联网设备的长期运行。




由于传感器的输出是一个小信号,因此需要一个低噪声的运算放大器来实现高精度放大。下图為传感器电路块的示意图。



当来自传感器的小信号被一个有噪声的运算放大器放大,它的噪声會叠加在放大的传感器信号上,會降低传感精度。传感器电路中的电阻也会影响噪声值。运算放大器噪声根据其来源可分为外部噪声和内部噪声。内部噪声是在运算放大器中产生的,而外部噪声是由反馈电阻和其他外部元件。



下图显示了运算放大器的噪声频率特性。1/f噪音存在于低频区,而白噪声则贯穿整个频谱


TC75S67TU提供了更好的噪声性能,它在1/f区域,等效输入噪声为16 nV/√Hz(f=10 Hz),6 nV/√Hz(f=1 kHz),在白噪声区域TC75S67TU出色的噪音性能使其成为理想选择,下面是VNI–VDD的曲线。



运算放大器的外部噪声主要受热噪声因素影响,热噪声可以通过根据OP适当降低R1和R2值来降低放大器的输出电流,而不改变其比率(R2/R1)。等效输入电流噪声原等效输入噪声电压(RA)乘以(1+R2/R1)乘以逆变放大器电路。在典型的双极运算放大器的情况下,电阻RA有助于降低输入偏移电压,由输入引脚的偏置电流产生,IN(+)和IN(-)。在TC75S67TU上,因为它的输入偏置电流小到大约1帕。因此无需将RA连接到TC75S67TU以降低热噪声。

物联网将继续推动对各种传感器的需求。它是有必要进一步提高传感器电路的精度,从而提高传感器的性能。TC75S67TU为各种传感器信号放大器电路提供最佳解决方案。关于它的电气细节特性,可參考如下連結

https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/semiconductor/product/linear-ics/operational-amplifiers-and-comparators/detail.TC75S67TU.html

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