原標題：低壓運算放大器通過自舉以實現(xiàn)高壓信號和電源工作的應用

低壓運算放大器通過自舉技術(shù)實現(xiàn)高壓信號和電源工作的應用，主要基于“提升”或“抬高”電路中某節(jié)點電位的原理，從而突破電源電壓的限制，以下從原理、實現(xiàn)方式、應用場景、注意事項等方面展開介紹：

原理

自舉技術(shù)通過在電路中引入額外的電容、參考電壓或者反饋路徑，使某個節(jié)點電位被“提升”或“抬高”。在運算放大器電路中，自舉技術(shù)利用運算放大器內(nèi)部的輸出信號，通過反饋連接作為輸入信號，從而增加放大器的增益和電源工作電壓的效果。具體來說，在放大器的反饋路徑中引入一個網(wǎng)絡，將運算放大器的輸出信號連接到輸入信號路徑上，輸出信號經(jīng)過放大器放大后，再加到輸入信號上，形成閉環(huán)，實現(xiàn)自舉效果。

實現(xiàn)方式

• 高壓信號放大：在放大器的反饋路徑中引入一個電阻網(wǎng)絡，將放大器的輸出信號連接到輸入信號中，形成閉環(huán)。當輸出信號經(jīng)過放大器放大后，再經(jīng)過電阻網(wǎng)絡加到輸入信號上，就實現(xiàn)了輸入電壓的增加。通過適當選擇電阻網(wǎng)絡的參數(shù)，可實現(xiàn)不同倍數(shù)的信號放大。

• 電源電壓提升：在放大器的非反饋輸出端引入一個電容，并與電源連接。當輸出端的信號改變時，電容會逐漸充電或放電，從而提升電源的電壓。通過適當選擇電容的參數(shù)，可實現(xiàn)電源電壓的提升。

應用場景

• 高邊驅(qū)動電路：例如在高邊驅(qū)動電路中，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，從而正確導通高邊開關(guān)。

• 高側(cè)電流檢測：在工業(yè)電機控制器的電流檢測中，使用5V精密運算放大器測量由150V供電的工業(yè)電機控制器的電流。通過自舉技術(shù)，利用齊納二極管產(chǎn)生運算放大器的正負電源，使運算放大器能夠在高壓環(huán)境下正常工作，實現(xiàn)對電流的精確測量。

• 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驅(qū)動，低壓運算放大器通過自舉技術(shù)可以提供所需的高壓信號，從而實現(xiàn)對壓電傳感器的有效驅(qū)動。

• 激光雷達（LIDAR）系統(tǒng)：激光雷達系統(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)可以幫助低壓運算放大器提供合適的偏置電壓。

注意事項

• 輸出負載限制：輸出負載不得過大，否則可能會限制開環(huán)增益，影響電路的性能。

• 響應速度：響應速度不得低于運算放大器的壓擺率，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，避免電路因過壓或過流而損壞。

• 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，同時其容量要根據(jù)實際時序和負載設(shè)計。二極管（若有）需要具備合理的導通電壓、反向恢復特性。

• 時序控制：在開關(guān)電源或高邊驅(qū)動場合，需要明確自舉電容在何時充電、何時放電，以及維持自舉電壓的時長，以確保驅(qū)動電路連續(xù)可靠工作。

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