【应用】双轨到轨运算放大器在家用气体报警器中的设计运用

时间： 2019-09-04 来源：世强作者：木木

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近年来，随着社会上家庭安全与防范意识的增强，对于危害安全、健康隐患的可燃性气体和有害气体，防范和报警的需求日益增加。家用气体报警器采用气敏元件，结合微处理器控制，具有高可靠，低误报；实现现场声、光报警等特点，还可以触发远程联网报警系统，称得上是家庭的一道安全屏障。家用气体报警器可分为两个部分：一是感应传感器，二是报警提醒。如下为一种简易的气体报警器框图：

图1：一种简易的气体报警器

通常气体报警器电池供电，电源电压保持在1.8V左右的低电压，上图中传感器输出的微小电流信号需要经过放大器的放大。在低电源电压应用中，放大器的输入范围和输出摆幅都有一定的限制，有限的输入范围和受限的输出摆幅都会减小放大器的动态范围。但是轨到轨放大器除外，其不仅有助于扩展这个动态范围，而且还能提供更宽的摆幅。圣邦微电子推出的双轨到轨放大器SGM8042，可以提供增益带宽14.5kHz，可工作在1.4V~5.5V的工作环境下。气体传感器要工作较长时间，因此对功耗的要求较高，SGM8042具有超低功耗670nA，十分适用于低电压小功率的家用气体报警器。

下图2为SGM8042的典型运用电路以及其封装图：

图2：SGM8042应用电路及封装

如图中所示，可通过AD检测Vout计算求出低电流Is的值，SGM8042支持双通道输入放大，支持轨到轨正负电源输入。“轨到轨（rail-to-rail）”的特性即它的输入或输出电压幅度即使达到电源电压的上下限，此时放大器也不会像常规运放那样发生饱和与翻转。例如，在1.8V单电源供电的条件下，即使输入、输出信号的幅值低到接近0V，或高至接近1.8V，信号也不会发生截止或饱和失真，从而大大增加了放大器的动态范围。这在低电源供电的气体报警器电路中尤其具有实际意义。

SGM8042优势特征：

• 670nA超低功耗放大器的电流（典型值）

• 轨到轨输入和输出

• 增益带宽：在VS = 5V，14.5kHz（典型值）

• 宽电源电压范围：1.4V至5.5V

• 单位增益稳定

• -40℃~+85℃操作温度范围

• 支持SOIC-8和MSOP-8封装

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阿乾 Lv8. 研究员 2018-09-16

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