原標(biāo)題：低壓運(yùn)算放大器通過(guò)自舉以實(shí)現(xiàn)高壓信號(hào)和電源工作的應(yīng)用

低壓運(yùn)算放大器通過(guò)自舉技術(shù)實(shí)現(xiàn)高壓信號(hào)和電源工作的應(yīng)用，主要基于“提升”或“抬高”電路中某節(jié)點(diǎn)電位的原理，從而突破電源電壓的限制，以下從原理、實(shí)現(xiàn)方式、應(yīng)用場(chǎng)景、注意事項(xiàng)等方面展開介紹：

原理

自舉技術(shù)通過(guò)在電路中引入額外的電容、參考電壓或者反饋路徑，使某個(gè)節(jié)點(diǎn)電位被“提升”或“抬高”。在運(yùn)算放大器電路中，自舉技術(shù)利用運(yùn)算放大器內(nèi)部的輸出信號(hào)，通過(guò)反饋連接作為輸入信號(hào)，從而增加放大器的增益和電源工作電壓的效果。具體來(lái)說(shuō)，在放大器的反饋路徑中引入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，將運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)連接到輸入信號(hào)路徑上，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大后，再加到輸入信號(hào)上，形成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)自舉效果。

實(shí)現(xiàn)方式

• 高壓信號(hào)放大：在放大器的反饋路徑中引入一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)，將放大器的輸出信號(hào)連接到輸入信號(hào)中，形成閉環(huán)。當(dāng)輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大后，再經(jīng)過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)加到輸入信號(hào)上，就實(shí)現(xiàn)了輸入電壓的增加。通過(guò)適當(dāng)選擇電阻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)不同倍數(shù)的信號(hào)放大。

• 電源電壓提升：在放大器的非反饋輸出端引入一個(gè)電容，并與電源連接。當(dāng)輸出端的信號(hào)改變時(shí)，電容會(huì)逐漸充電或放電，從而提升電源的電壓。通過(guò)適當(dāng)選擇電容的參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)電源電壓的提升。

應(yīng)用場(chǎng)景

• 高邊驅(qū)動(dòng)電路：例如在高邊驅(qū)動(dòng)電路中，為了把高邊MOSFET的柵極電壓提升到高于電源電壓，需要一個(gè)自舉電容和二極管組成的自舉電源，為MOSFET的門極提供更高的電壓，從而正確導(dǎo)通高邊開關(guān)。

• 高側(cè)電流檢測(cè)：在工業(yè)電機(jī)控制器的電流檢測(cè)中，使用5V精密運(yùn)算放大器測(cè)量由150V供電的工業(yè)電機(jī)控制器的電流。通過(guò)自舉技術(shù)，利用齊納二極管產(chǎn)生運(yùn)算放大器的正負(fù)電源，使運(yùn)算放大器能夠在高壓環(huán)境下正常工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的精確測(cè)量。

• 超聲系統(tǒng)：超聲系統(tǒng)中廣泛使用的壓電傳感器需要較高的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)，低壓運(yùn)算放大器通過(guò)自舉技術(shù)可以提供所需的高壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電傳感器的有效驅(qū)動(dòng)。

• 激光雷達(dá)（LIDAR）系統(tǒng)：激光雷達(dá)系統(tǒng)中的雪崩光電二極管（APD）、單光子雪崩二極管（SPAD）的偏置需要較高的電壓，自舉技術(shù)可以幫助低壓運(yùn)算放大器提供合適的偏置電壓。

注意事項(xiàng)

• 輸出負(fù)載限制：輸出負(fù)載不得過(guò)大，否則可能會(huì)限制開環(huán)增益，影響電路的性能。

• 響應(yīng)速度：響應(yīng)速度不得低于運(yùn)算放大器的壓擺率，以確保電路能夠正常工作。

• 電壓水平和功耗：必須能處理所需的電壓水平和相關(guān)的功耗，避免電路因過(guò)壓或過(guò)流而損壞。

• 元件選擇：自舉電容需要滿足較小的漏電流和合適的ESR（等效串聯(lián)電阻）指標(biāo)，同時(shí)其容量要根據(jù)實(shí)際時(shí)序和負(fù)載設(shè)計(jì)。二極管（若有）需要具備合理的導(dǎo)通電壓、反向恢復(fù)特性。

• 時(shí)序控制：在開關(guān)電源或高邊驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，需要明確自舉電容在何時(shí)充電、何時(shí)放電，以及維持自舉電壓的時(shí)長(zhǎng)，以確保驅(qū)動(dòng)電路連續(xù)可靠工作。

• 穩(wěn)定性及噪聲：在運(yùn)放或者精密放大器中使用自舉技術(shù)時(shí)，要關(guān)注電路的相位裕度、噪聲耦合等問(wèn)題，防止產(chǎn)生寄生振蕩或誤觸發(fā)。