电池供电型应用的一个常见设计目标是降低模拟信号链的功耗，该信号链通常由传感器、放大器和模数转换器 (ADC) 组成。由于传感器在上电时的延迟较长，因此可以始终保持开启 状态。对于 ADC，功耗往往由转换周期决定，通常以突发模式运行 ADC，实现更短的转换周期，从而降低功耗。现在有两种用于降低功耗的放大器选择，本文档将详细讨论这些放大器。

主要选择通常是选择静态电流（功率）较低的放大器，并在整个 ADC 采集和转换周期内使放大器保持开启状态。虽然这乍看起来很有吸引力，但此处的主要权衡是这些低功耗放大器往往具有会影响精度的更高本底热噪声，以及会影响输出驱动的更高输出阻抗。表 1 展示了一些低功耗放大器的典型数据。

如表 1 所示，放大器的静态电流越低，本底热噪声越高。如果信号频率远低于 100Hz，这种较高的热噪声是可以接受的，因为与本底热噪声相比，这些放大器的低频噪声变得更占主导地位。如果信号频率高于 1kHz，一个稍好的次要选择是使用具有较低本底热噪声和关断功能的放大器，来提高信噪比并保持较低的功耗。通过定期启用放大器在需要时进行测量，同时在剩余时间内禁用放大器，可以实现较低的功耗。必须在 ADC 采集周期结束之前启用放大器，以便在 ADC 转换周期开始前及时获得稳定的信号。这种使用关断放大器进行周期性测量的技术称为占空比。

启用模式、禁用模式下的放大器静态电流以及启用和禁用时间是决定放大器占空比时的平均功耗的主要规格。表 2 展示了这些关断放大器的启用时间与带宽成反比。OPA310S 明显是这种趋势的例外情况。该器件在 3MHz 带宽下可实现 1μs 的更短启用时间，同时在启用时消耗 165μA 的更低静态电流，在禁用时消耗 265nA 的电流。除了具有 13nV / √Hz 的更低本底热噪声之外，OPAx310S 还成为采用占空比技术实现节能的系统的绝佳选择。

为了实现更好的节能效果，必须缩短放大器导通时间，从而减少占空比 (%)，进而降低平均静态电流。更低的平均静态电流可直接降低能耗，从而延长电池寿命。表 3 总结了这些放大器可实现的最小占空比值，假设必须每 1ms 进行一次测量，精度为 0.01%。放大器的总导通时间是开启放大器所需时间和输出稳定至 ADC 精度所需时间的总和（假设在本例中为 0.01%）。

方程式 1 至方程式 3 描述了总导通时间、总关断时间和最小占空比 (D)。

OPA310S（具有更快的启用时间和建立时间）有助于实现更短的总导通时间，从而实现比其他占空比放大器更短的占空比。表 4 概述了在 1ms 时间范围内满足 0.01% 建立时间要求的平均电流消耗，以及本底热噪声（性能参数）。

与占空比 TLV9061 相比，OPA310S 的静态电流降低了 89%，而本底热噪声仅增加了 3nV / √Hz。与常开 TLV8541 相比，OPA310S 的噪声降低了 95%，而平均静态电流仅增加了 0.19μA。这些改进使得 OPAx310S 系列非常适合于需要一定程度噪声性能的功耗敏感型应用。上述比较针对静态功耗，因为动态功耗可能会因应用中放大器输出负载的不同而异。只要动态功耗比静态功耗更低，上述比较就适用。

OPAx310S 器件还提供更高的可靠性，并在连接到传感器时避免故障。与放大器相比，这些传感器通常需要不同的电源电压，因此需要仔细控制电源时序。如果操作不正确，可能会导致放大器输入端产生传感器负载，放大器输出端产生故障信号。与大多数放大器的传统输入 ESD 结构相比，OPAx310S 的失效防护输入 ESD 结构可在这方面提供帮助，如图 1 所示。

图 1 ESD 结构比较

具有传统输入 ESD 结构的放大器具有从输入端到正电源轨的 ESD 保护二极管。借助此结构，在放大器电源存在之前从传感器发出的任何输入信号都可能会导通 IN 和 V+ 引脚之间的 ESD 保护二极管并使其正向偏置。进而导致传感器输出电压充当电源电压并为放大器提供静态电流（也称为反向供电）。这会导致放大器输入端的传感器负载过重，随后在放大器输出端产生故障信号。

OPAx310S 不同于 TLV90xxS，因为 OPAx310S 在 IN 和 V+ 引脚之间没有任何保护 ESD 二极管。在电源时序控制期间，这可以避免放大器输入端可能产生的传感器负载和放大器输出端可能产生的故障信号。实际上，无论 V+ 引脚上的电压是多少，由传感器驱动时的 OPAx310S 输入都可以从 V– 变为高达 6V。此外，OPAx310S 器件可通过这些失效防护输入实现 8kV HBM（人体放电模型）和 1.5kV CDM（充电器件模型）的稳健 ESD 性能。

有关这种稳健行为的详细测量结果，请参阅运算放大器 ESD 保护结构 应用报告。因此，快速启用时间与 OPAx310S 系列的失效防护 ESD 结构相结合，该器件因而成为与高输出阻抗传感器和突发模式 ADC 配对的理想选择。OPAx310S 系列可提供具有关断和不具有关断功能的单通道、双通道和四通道。表 5 展示了包含关断功能的器件选项。