原标题：低压运算放大器通过自举以实现高压信号和电源工作的应用

低压运算放大器通过自举技术实现高压信号和电源工作的应用，主要基于“提升”或“抬高”电路中某节点电位的原理，从而突破电源电压的限制，以下从原理、实现方式、应用场景、注意事项等方面展开介绍：

原理

自举技术通过在电路中引入额外的电容、参考电压或者反馈路径，使某个节点电位被“提升”或“抬高”。在运算放大器电路中，自举技术利用运算放大器内部的输出信号，通过反馈连接作为输入信号，从而增加放大器的增益和电源工作电压的效果。具体来说，在放大器的反馈路径中引入一个网络，将运算放大器的输出信号连接到输入信号路径上，输出信号经过放大器放大后，再加到输入信号上，形成闭环，实现自举效果。

实现方式

• 高压信号放大：在放大器的反馈路径中引入一个电阻网络，将放大器的输出信号连接到输入信号中，形成闭环。当输出信号经过放大器放大后，再经过电阻网络加到输入信号上，就实现了输入电压的增加。通过适当选择电阻网络的参数，可实现不同倍数的信号放大。

• 电源电压提升：在放大器的非反馈输出端引入一个电容，并与电源连接。当输出端的信号改变时，电容会逐渐充电或放电，从而提升电源的电压。通过适当选择电容的参数，可实现电源电压的提升。

应用场景

• 高边驱动电路：例如在高边驱动电路中，为了把高边MOSFET的栅极电压提升到高于电源电压，需要一个自举电容和二极管组成的自举电源，为MOSFET的门极提供更高的电压，从而正确导通高边开关。

• 高侧电流检测：在工业电机控制器的电流检测中，使用5V精密运算放大器测量由150V供电的工业电机控制器的电流。通过自举技术，利用齐纳二极管产生运算放大器的正负电源，使运算放大器能够在高压环境下正常工作，实现对电流的精确测量。

• 超声系统：超声系统中广泛使用的压电传感器需要较高的电压来驱动，低压运算放大器通过自举技术可以提供所需的高压信号，从而实现对压电传感器的有效驱动。

• 激光雷达（LIDAR）系统：激光雷达系统中的雪崩光电二极管（APD）、单光子雪崩二极管（SPAD）的偏置需要较高的电压，自举技术可以帮助低压运算放大器提供合适的偏置电压。

注意事项

• 输出负载限制：输出负载不得过大，否则可能会限制开环增益，影响电路的性能。

• 响应速度：响应速度不得低于运算放大器的压摆率，以确保电路能够正常工作。

• 电压水平和功耗：必须能处理所需的电压水平和相关的功耗，避免电路因过压或过流而损坏。

• 元件选择：自举电容需要满足较小的漏电流和合适的ESR（等效串联电阻）指标，同时其容量要根据实际时序和负载设计。二极管（若有）需要具备合理的导通电压、反向恢复特性。

• 时序控制：在开关电源或高边驱动场合，需要明确自举电容在何时充电、何时放电，以及维持自举电压的时长，以确保驱动电路连续可靠工作。

• 稳定性及噪声：在运放或者精密放大器中使用自举技术时，要关注电路的相位裕度、噪声耦合等问题，防止产生寄生振荡或误触发。