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精密放大器:零漂移特性和更宽电源电压及输入电压范围

作者:时间:2013-05-06来源:网络收藏

宽电源及输入电压范围

相对于任何其它系统器件,更宽电源和输入电压范围是精密运算的另一项关键要求,也是对运算的一个更大挑战。在电力系统、汽车或大型电池组的系统中,的输入可能连接到几百伏高压,同时必须仍然在微伏范围内放大信号。此外,越来越多的系统采用更低的电压供电,但输入信号通常并不受系统供电电压的限制,远远超过供电电压的系统的情况并不少见,这对系统设计带来挑战。这些需要具有更宽的电压范围、更稳定的性能,需要集成输入过压保护、片内电磁干扰滤波、更高的静电放电抗扰度特性,以及更高的上电和掉电操作时防闩锁的特性,以改进系统性能、降低成本、提高鲁棒性,同时简化系统设计的复杂度。下面结合ADI近年来推出的几款精密运放解析宽电源及输入电压范围运放特点及应用案例。

典型器件解析

ADA4096-2是一款宽电压范围的运算放大器,具有轨到轨输入/输出范围,工作电源范围为3 V至30 V,功耗很低,因而非常适合监控电池使用情况和控制电池充电。除了宽输入范围外,ADA4096-2是业界首款具有±30V以上过压保护的精密运放,具有独特的输入级,拥有过压保护输入和二极管,允许输入电压高于或低于供电轨32 V,而不会发生相位反转或闩锁,非常适合鲁棒的工业应用。

AD8276可采用2.0V至36V的单电源供电,输入范围很宽(输入引脚端的最大电压为-Vs~40V,最小电压为+Vs~-40V,几乎是供电电压的两倍,而AD8278/9的输入范围可以达到供电电压的三倍),在单电源供电下可以输入负信号,使用非常方便。AD8276非常适合用于过程控制、电机控制和电源管理应用中鲁棒的电压和电流感应,该产品至推出开始其单通道低于1美元的前所未有的价格更突显了性价比优势。另外,AD8276的最大静态电源电流为200uA,非常适合电池供电的便携式系统应用。

AD8475是ADI公司去年推出的一款全差分衰减放大器,集成精密增益电阻,可提供精密衰减(0.4或0.8倍)、共模电平转换、单端差分转换及输入过压保护等功能。AD8475在采用5 V单电源供电时,器件能够耐受最高±15 V的工业输入电压。它提供一个完整的接口,使工业电平信号能够直接兼容低压、高性能16位或18位单电源逐次逼近型模数转换器的差分输入范围。

AD8476也是一款全差分精密放大器,结构与AD8475类似,不同点是AD8476增益为1,非常适合用作驱动低功耗、高性能ADC的单端转差分或差分转差分放大器。

典型应用解析

标准单端工业信号电平(±5 V、±10 V或0 V至+10 V)与现代高性能16位或18位单电源SAR型ADC的差分输入范围并不直接兼容,需要使用适当的接口驱动对工业信号进行衰减、电平转换和差分转换,使其具有与ADC输入要求相匹配的正确幅度和共模电压。

图3所示的实现了上述功能。AD8475可提供精密衰减(0.4倍或0.8倍)、共模电平转换、单端差分转换及输入过压保护等功能,这些特性很好地满足了该的功能特性需求(注意,这里AD8475采用了5V供电)。

33.jpg

图3:单端转差分ADC驱动器原理示意图。

本文小结:

由于篇幅的限制,本文仅给出了部分代表性的产品。作为全球最大的放大器芯片提供商,ADI提供了最全面、特性丰富的精密运算放大器,无论是低压、高压或是微功耗还是零漂移仪表放大器,数十个系列产品总能找到符合特定信号放大需求的最佳型号。

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关键词: 电路 放大器

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