运算放大器(op放大器)自20世纪40年代首次以其早期形式出现以来，已经走过了漫长的道路。自首次推出以来，它们的设计一直在不断发展，因此即使进入数字时代，它们仍然可以满足新兴应用的需求。本应用笔记讨论了低静态电流对于运放的重要性，特别是对于便携式应用。

运放:保险

你可以把运放想象成保险。运算放大器长期以来一直是电路中的关键组成部分，它管理着反馈控制、微分、加法、乘法和积分等有用的功能。对于数字系统，这些元件在诸如数字转换器(adc)、数字转换器(dac)、缓冲器和稳压电源等应用中非常有用。它们在确保设计中的电压水平处于应有位置方面的作用至关重要。运算放大器还发挥着重要的信号调节作用，确保信号在转换为数字信号之前是干净的。

我们现在有越来越多的日常使用的电池供电的产品。其中许多设备，如可穿戴设备和可听设备，都采用了非常小的尺寸。因此，运算放大器的功耗受到更多的审查。对于便携式应用，运放必须在较低且通常为单电源的正电压下工作。它们还必须消耗更少的电流。即使有这些规格，一些运算放大器仍然必须在更高的频率或更低的噪声下工作，同时吸收更少的电流。这当然会带来一些设计挑战。

好消息是运放仍在不断发展和进步。变得更加精确，提供更好的热漂移和长期漂移。供电电流越来越小，零件也越来越小。一些集成电路供应商为特定用途开发运放。例如，有些零件的设计是为了精确和低噪音，而有些零件则提供高电压。也可能存在功耗低、封装小、输入偏置电流低的CMOS输入的变化。这种零件类型阵列非常适合各种应用，包括小型电池供电设计。

低I(Q)如何支持更长的电池寿命

静态电流(IQ)是另一个值得仔细考虑的规格。静态电流是指当电路不驱动任何负载且其输入不循环时的安静状态。它通常是名义上的;然而，它确实对电池寿命有很大影响，尤其是在可穿戴设备、可听设备和物联网(IoT)传感器节点上。这些类型的产品通常被设计为定期唤醒以执行某些操作。之后，它们又回到待机状态。一些产品，如医用贴片，在投入使用之前可能会在仓库货架上停留很长一段时间。对于所有这些产品，用户都希望电池寿命长。

电池寿命是根据中央控制单元(如微控制器)的活动、睡眠和休眠电流计算的。电源为系统的所有功能模块提供能量。虽然有功电流消耗在延长电池寿命方面起着重要作用，但运行时间最终取决于在每种电源模式下花费的时间。因此，随着睡眠和休眠模式在设备中占用更长的时间，每个组件的待机电流变得更加关键。在这种情况下，电源的静态电流是系统中待机功耗的最大贡献者。这就是为什么使用具有低静态电流的组件构建电源是谨慎的。

例如，考虑一个由锂硬币电池供电的小型设备，其规格如下:

• 34mAh从3V到2V端子电压

• 每年自放电1%，相当于39nA的自放电电流

• 10年使用寿命，平均负载390nA

对于长时间处于空闲模式的器件，具有低静态电流(例如纳安级)的运放可以显著节省能量。例如，让我们来看看每分钟通电15ms进行测量的物联网传感系统。该系统平均每小时使用2.5µA。使用来自ourIoT传感系统示例的锂硬币电池(34mAh额定值)应为电路提供18.6个月的电量。加上运算放大器的损耗，即使在低1.5µa时，也有60%的大量损耗。相比之下，如果我们使用纳米级电流的运放，这部分造成的损耗将减少到30%左右。

更快的上市时间

除了用作分立元件外，运算放大器功能还可以集成到片上系统(SoC)中。然而，使用SoC进行设计会使分立组件提供的灵活性最小化。这种方法还可以延长设计周期，因为应用程序开发人员必须与SoC供应商合作(并等待)来创建符合设计特定规格的芯片。考虑到快速上市对于可穿戴设备、可听设备和diot设备等消费产品至关重要，谨慎的做法是使用具有低静态电流的小型离散运放。

MAX40007 nanoPower运放是小型、电池供电的便携式产品的理想选择，如可穿戴设备、智能手机、平板电脑和医疗设备。如图1所示，MAX40007的功耗仅为750nA, WLP尺寸为1.1mm x 0.76mm。它也可以快速设计。凭借其小尺寸和低静态电流，IC适用于早期设计-当使用不会占用太多电路板空间或增加显着电流损耗的分立部件时，这可以加快上市时间。从单个1.7V到5.5V电源工作，运算放大器可以由相同的1.8V, 2.5V或3.3 v标称电源供电，为系统的微控制器供电。

作为一个示例终端应用程序，请考虑如图2所示的便携式患者监护设计。在处理器的左边，在信号链模块中，两个运放用于在ADC处理之前过滤来自脉搏血氧仪、安全认证和血压传感器的信号。作为一种便携式设备，这种患者监测设计可以受益于低静态电流和其底层组件的小尺寸。

结论

小型电池供电产品的激增使运放的功耗成为人们关注的焦点。这些组件越来越精确，耗电量更少，体积也越来越小。具有低静止电流(IQ)的非常小的运放已被证明是满足日益普遍的电池供电设备(如可穿戴设备、可听设备和物联网传感器)设计要求的理想选择。

2017年10月17日，电子产品杂志上出现了类似版本的申请说明。