近年來，以電池作為電源的電子產品得到廣泛使用，設計工程師迫切要求采用低電壓的模擬電路來降低功耗。低電壓、低功耗、低噪聲的模擬電路設計技術正成為研究的熱點。從節約能源角度考慮，低的功率消耗不僅是電池驅動的便攜設備的需求，即便對使用市電的大型系統也是迫切需要，它不但可以延長設備的使用時間，而且還可以延緩設備的老化。作為集成電路中最基本的單元，運算放大器的重要性眾所周知。在低壓運算放大器中，由于電源電壓的降低，信號的動態范圍減小，同時噪聲信號幅度相對增大，放大器的信噪比降低。在越來越復雜的設計系統中，客戶迫切需要完美的模擬設計方案。為解決這些設計問題，帝奧微電子公司專門開發了幾款低功耗低噪聲運放來滿足市場需求。
開發背景
隨著醫療電子設備產業的快速發展，用于個人保健的移動手持式醫療電子設備也同樣在快速發展，消費者對于手持式除顫儀、動態血糖監視儀、家庭用監護儀的需求越來越強勁。另一種典型的手持式醫療產品就是非接觸式紅外測溫儀，從2003年的非典到近年來的甲流，非接觸式紅外測溫儀不需要接觸物體即可測得物體的溫度，這個特點使其在一些容易傳染的疾病或者比較危險的行業進行測溫成為最好的選擇。設計這類產品不是一件容易的事，選擇適當的元件以滿足設計規范要求，盡可能降低成本，確保設計方案的功率，特別關注產品的實際大小等都是在產品設計過程中必須考慮的問題。
不論是溫度、脈搏、血糖讀取或是其它生物傳感器，實現適當的信號放大調理鏈路都是十分重要的問題。在模擬前端電路中，運算放大器是最關鍵的單元，這種電路中通常選擇低噪聲、高精度、低功耗、低偏置電流的運算放大器。信號鏈的第一級一般使用高共模抑制比、低偏置電流（特別是對紅外傳感器）、低噪聲的運放；第二級會選用低功耗、高精度、低噪聲的運算放大器。信號鏈的下一階是性能良好的delta-sigma或逐次逼近模數轉換器（ADC）。單周期濾波器設置以及隨需轉換等特性簡化了ADC的設計要求，也提高了轉換速度，并提供了較大的源阻抗。利用適當的布局及元件選擇，可將一個干凈、精確而有意義的信號輸入到系統微處理器或DSP中。（圖1）
紅外測溫系統是利用物體的輻射能量與溫度有關的原理而組成測溫的系統。將普朗克公式在探測器工作波長范圍內積分可以得出目標輻射率的大小與目標溫度間存在著固定的對應關系，用紅外探測器測出目標的熱輻射功率，就能計算出目標的表面溫度，這是紅外測溫的理論基礎。如圖2所示，傳感器輸出信號經放大、濾波，與溫度補償環節進行修正和補償，最后得到與被測物體溫度成正比的電壓。
在這些應用中，運算放大器是非常關鍵的器件，因為目前手持式溫度計使用電池供電，要求極低的功耗。此外，在紅外應用中，低偏置電流也是一個重要因素，因為溫度計是一個數據測量系統，而且是一個頻率比較低的系統，需要低的失調電壓和低的噪聲。
用DIO2051/2052實現血氧儀和紅外測溫儀
近年來，以電池作為電源的電子產品得到廣泛使用，設計工程師迫切要求采用低電壓的模擬電路來降低功耗。低電壓、低功耗、低噪聲的模擬電路設計技術正成為研究的熱點。從節約能源角度考慮，低的功率消耗不僅是電池驅動的便攜設備的需求，即便對使用市電的大型系統也是迫切需要，它不但可以延長設備的使用時間，而且還可以延緩設備的老化。作為集成電路中最基本的單元，運算放大器的重要性眾所周知。在低壓運算放大器中，由于電源電壓的降低，信號的動態范圍減小，同時噪聲信號幅度相對增大，放大器的信噪比降低。在越來越復雜的設計系統中，客戶迫切需要完美的模擬設計方案。為解決這些設計問題，帝奧微電子公司專門開發了幾款低功耗低噪聲運放來滿足市場需求。
開發背景
隨著醫療電子設備產業的快速發展，用于個人保健的移動手持式醫療電子設備也同樣在快速發展，消費者對于手持式除顫儀、動態血糖監視儀、家庭用監護儀的需求越來越強勁。另一種典型的手持式醫療產品就是非接觸式紅外測溫儀，從2003年的非典到近年來的甲流，非接觸式紅外測溫儀不需要接觸物體即可測得物體的溫度，這個特點使其在一些容易傳染的疾病或者比較危險的行業進行測溫成為最好的選擇。設計這類產品不是一件容易的事，選擇適當的元件以滿足設計規范要求，盡可能降低成本，確保設計方案的功率，特別關注產品的實際大小等都是在產品設計過程中必須考慮的問題。
不論是溫度、脈搏、血糖讀取或是其它生物傳感器，實現適當的信號放大調理鏈路都是十分重要的問題。在模擬前端電路中，運算放大器是最關鍵的單元，這種電路中通常選擇低噪聲、高精度、低功耗、低偏置電流的運算放大器。信號鏈的第一級一般使用高共模抑制比、低偏置電流（特別是對紅外傳感器）、低噪聲的運放；第二級會選用低功耗、高精度、低噪聲的運算放大器。信號鏈的下一階是性能良好的delta-sigma或逐次逼近模數轉換器（ADC）。單周期濾波器設置以及隨需轉換等特性簡化了ADC的設計要求，也提高了轉換速度，并提供了較大的源阻抗。利用適當的布局及元件選擇，可將一個干凈、精確而有意義的信號輸入到系統微處理器或DSP中。（圖1）
紅外測溫系統是利用物體的輻射能量與溫度有關的原理而組成測溫的系統。將普朗克公式在探測器工作波長范圍內積分可以得出目標輻射率的大小與目標溫度間存在著固定的對應關系，用紅外探測器測出目標的熱輻射功率，就能計算出目標的表面溫度，這是紅外測溫的理論基礎。如圖2所示，傳感器輸出信號經放大、濾波，與溫度補償環節進行修正和補償，最后得到與被測物體溫度成正比的電壓。
在這些應用中，運算放大器是非常關鍵的器件，因為目前手持式溫度計使用電池供電，要求極低的功耗。此外，在紅外應用中，低偏置電流也是一個重要因素，因為溫度計是一個數據測量系統，而且是一個頻率比較低的系統，需要低的失調電壓和低的噪聲。
用DIO2051/2052實現血氧儀和紅外測溫儀
為滿足這些市場的需求，帝奧微電子專門開發了DIO2051/2052芯片。DIO2052/DIO2051具有寬的共模輸入范圍和寬輸出電壓擺幅，電源工作電壓范圍從2.1V到5.5V，溫度工作范圍從-40℃到125℃。DIO2052/DIO2051的帶寬是500kHz，每個通道的靜態功耗為16uA。采用CMOS輸入可以得到非常低的輸入偏置電流（0.5pA）。電源電壓為5V，電阻負載是5K歐姆的條件下，輸出范圍可以達到0.1～4.9V（如表1所示），并可實現高的CMRR和PSRR（如表2所示）以及低靜態功耗（如表3所示）。同時，DIO2052/DIO2051具有極低的offset（小于1mV）和低輸入噪聲（＞10kHz，20Nv/sqrt（Hz））（如表4所示）。
帝奧微電子的DIO2052在血氧儀應用（圖3）中，扮演了非常關鍵的角色。第一級用3個運放搭建成全差分模式作為信號的輸入級，提供了很高的共模抑制比，較寬的信號動態范圍，最重要的是省掉了昂貴的儀表運放。第二級用兩個運放作為信號放大和有源濾波器設計，具有良好的信噪比和低失調。在血氧儀應用中，可使客戶實現很高的性價比，提高產品的競爭力并加快上市時間。
在光電式溫度計的設計中，采用DIO2052非常符合設計的要求（圖4）。DIO2052具有極低的偏置電流（1pA），這樣可以保證遠小于紅外管的暗電流，提高了感應器的可靠性；極低的功耗（16uA）使得電池供電的溫度計可以長時間工作，降低了使用成本；DIO2052低于1mV的VOS，提高了溫度計的測量精度；良好的共模抑制比、低噪聲等特點保證了電路良好的性能和產品的可靠性，可以在一些危險惡劣的環境下使用。
本文小結
隨著人們對自己的健康狀況越來越關注，便攜式醫療產品得到快速發展。低噪聲、高精度、低功耗的運算放大器將廣為終端設計所采納。