便攜式醫療監護儀器，助聽器和安全監控設備都是必須使用電池供電并持續運行很長時間的產品的例子。由于尺寸限制，可用功率在電源電壓和電流方面受到嚴格限制。

這些應用的放大器必須在這些低電壓下工作，并且消耗的電流非常小。此外，它們的輸入和輸出信號范圍應盡可能寬，以獲得足夠的動態范圍（滿量程信噪比）。最好的器件的輸出電壓可以從正電源擺動到地，輸入范圍甚至可以超過電源范圍。能夠同時達到兩個電源“軌”的放大器稱為軌到軌放大器。

要為這些應用選擇放大器，首先要考慮所需的性能而不是制造工藝。低功耗產品有CMOS，雙極和JFET工藝可供選擇，但您不應該對各自的性能范圍有所了解。

直到最近，CMOS低壓設計對于精度來說還不實用低壓運行。 CMOS工藝具有相對高的閾值電壓，范圍為1.8至2.1伏。由于大多數放大器設計需要至少兩個V TH s運行，即使在室溫下，最小電源電壓也> 3 V.

雙極設計，如CMOS，需要至少兩個晶體管下降;但是這些下降是V BE s，因此1.8伏的操作非常實用。 OP293 *雙通道運算放大器等放大器保證工作在2伏特，工作電壓低至1.7伏特。但是，必須注意確保在低溫下保持功能性，因為隨著溫度降低，V BE 增加（約-2mV /℃）。因此，在-25°C下工作將需要額外100 mV或更多的裕量超過最低室溫工作電壓。

目前，沒有JFET運算放大器同時具有軌到 - 鐵路投入和產出; AD820系列最接近其軌到軌輸出。 JFET運算放大器在要求低噪聲，低偏置電流或寬帶寬的應用中非常有利。

微功率設計的局限性與標準運算放大器相比，低電流放大器是在帶寬，輸出驅動和噪聲水平方面相對有限。每個參數的值取決于設計期間可用的技術。今天，微功率放大器可以實現10 kHz /μA的速度/功率比;這將在明年內增加一倍以上。因此，可以構建具有超過兆赫茲增益帶寬積的放大器，工作電源電流小于100 mA。 OP496就是今天可能的例子;它的GBP值大于300 kHz，而電源電流僅為45μA。

放大器寬帶噪聲取決于前端電流，晶體管尺寸和處理。由于它們的低功率和通常較小的幾何形狀，低功率設計通常在輸入參考噪聲中相對較高。同樣，OP496系列具有26 nV /√ Hz ，展示了當今技術的能力。

輸出驅動在很大程度上取決于驅動放大器輸出級的電流。與標準放大器不同，軌到軌設計不能使用達林頓或類似配置來提升電流。在這些設計中，與高電流相關的增加的電壓降是不可接受的，因此輸出驅動通常限于微安培;但是一些產品設計（例如OP293 *）可以輸出±8 mA，即使它只需要25μA的靜態電源電流。

額外的輸出要求是吸收能力以及來源，當前。這將使輸出在兩個方向上以相同的速度轉換。如果輸出無法吸收電流，則需要添加下拉電阻。當然，這會使用不必要的電流，并且無法使用這種放大器來節省功率。

確定低電壓下正常工作的極限：以下是三種方便的方法確定當電壓降低時放大器是否真正工作：正弦波測試，偏移電壓測試和電源電流測試< / em>的。前兩個測試分別用于檢查交流和直流性能;第三種是通用測試。

正弦波測試是最簡單的測試。連接放大器以獲得1到2之間的增益，并提供在放大器共模范圍內的輸入正弦波。要么在示波器上查看輸出波形，要么測量它是否失真。隨著電源電壓的降低，波形會明顯失真。在達到此點之前是最小工作電壓。

要執行偏移與電源電壓測試，請將放大器連接到高增益配置并將輸入接地。應設置增益，使輸出端的放大偏移約為1伏。從已知放大器正常工作的電源電壓開始，然后測量并記錄輸出（偏移）。減少電源并繼續記錄電源電壓和偏移。當繪制這些值并且隨著電源進一步減小時，通常會看到圖中的拐點，其中偏移迅速惡化，恰好低于最小電源電壓以便正常工作。

因為工作電壓是減少的內部偏置電路開始關閉。乍一看，放大器仍然可以正常工作，但性能會大幅下降。此外，隨著電壓進一步降低，額外的結構可能會關閉。由于放大器的電源電流受這些變化的影響，因此它可以作為漸進變化的代理，在性能的特定方面可能更難以觀察到。要確定這些點，請將電源電流與電源電壓進行對比。曲線中可能有幾個彎曲，每個彎曲都表明會有進一步的退化。

應用程序

微功率電話耳機：可以使用帶有兩個2.5伏電源的OP296 *通過電池供電來操作耳機。選擇具有600Ω阻抗的耳機以保持低電流消耗。該電路可以在低至2伏的電壓下工作。如圖所示，失真低于1％至5 kHz。

脈沖監測器：ECG監護儀需要隔離以保護患者免受任何可能導致危險的故障電流流過身體。使用功率非常低的功率放大器，用作脈沖監視器的心電圖放大器可以從很弱的電源供電，不能提供危險的電流水平。例如，這是一個可用于運動或其他監控的電路（但不適用于生命支持系統）。

此電路有三個輸入 - 來自一組測量電極 - 一對感測輸入和參考返回輸入。

前端是標準的三放大器差分電路。第一階段的收益由RG設定。 50到150的收益很好。電阻值選擇稍高于通常值以降低電流消耗。輸出級的增益為10 V / V，應設置為在400至1000 Hz下滾動，足夠快以通過ECG波形，但具有高頻率濾除噪聲。

由于高增益和低信號電平，電路需要仔細布局。所有引線應保持短路，以減少感應噪聲。兩個感應輸入應為雙絞線，由參考引線屏蔽。

此脈沖監控電路設計用于兩個小型鋰電池供電，因此它可以長時間用于便攜式應用，例如運動監測。 OP493 *保證在低至2 V的電源下工作，總電源電流僅為100μA，確保電池壽命長。 （例如，鋰電池的額定電壓為3.6至4.2伏，但當它們放電到標稱電壓的一半時，它們仍然提供電流。）

比較器：放大器通常是用作比較器，因為具有各種規格的放大器的便利性和可用性。在精密比較器應用中找到滿足一組給定標準的放大器通常更容易，特別是在低功耗必不可少的情況下。較新的放大器具有軌到軌輸入和輸出，是優秀的比較器，不需要比簡單增益模塊更多的元件。

OP196 *采用非反相配置，可以設計一個具有軌到軌輸入范圍的精密比較器，電源電流僅為50μA。典型的下降沿和上升沿傳播延遲為12μs和20μs，可達到25 kHz的時鐘速率。當R 1 =10kΩ且R（1）=1MΩ時，滯后電壓約為70 mV。當R 1 接近0Ω時，滯后僅約為100μV。

* OP493和OP496四邊形代表OP193 / 293 / 493和OP196 / 296/496系列單打/雙打/四邊形。