《電子技術(shù)應(yīng)用》
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帶精密電源基準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換的高性能差分放大器
摘要: 采用小尺寸工藝設(shè)計(jì)的高性能ADC通常采用1.8V至5V單電源供電,。為了處理±10V或更大的信號(hào),,ADC一般前置一個(gè)放大器電路以衰減該信號(hào),防止輸入端飽和,。在信號(hào)包含大共模電壓時(shí)普遍采用差分放大器(diffamp)。
Abstract:
Key words :

采用小尺寸工藝設(shè)計(jì)的高性能ADC通常采用1.8V至5V單電源供電,。為了處理±10 V或更大的信號(hào),,ADC一般前置一個(gè)放大器電路以衰減該信號(hào),防止輸入端飽和,。在信號(hào)包含大共模電壓時(shí)普遍采用差分放大器(diff amp),。

差分放大器抑制共模電壓的能力由增益設(shè)置電阻的比率匹配決定;匹配度越高,,共模抑制比(CMR)越高,。對(duì)于采用0.1%外部電阻的離散放大器,,CMR限制為54 dB。集成緊密激光調(diào)整的電阻和運(yùn)算放大器的IC可實(shí)現(xiàn)高于80 dB的CMR,。

如同許多其他模擬IC,,早期的差分放大器一般采用±5V至±15V雙電源供電。隨著ADC和其他元件趨向于采用更低電源電壓,,有一段時(shí)間差分放大器成為前端唯一需要雙電源的電路,。但為這一個(gè)電路添加負(fù)電源相當(dāng)不便。

新型差分放大器可采用2.7V至15V單電源,,但在某些工作條件下,,運(yùn)算放大器的輸入輸出要全部接至負(fù)電壓軌(地)。要測(cè)量包含負(fù)共模電壓的信號(hào),,共模輸入必須升高以脫離負(fù)電壓軌,。要測(cè)量負(fù)信號(hào),放大器輸出必須升高以脫離負(fù)電壓軌,。通過(guò)施加一個(gè)負(fù)電壓到基準(zhǔn)引腳即可實(shí)現(xiàn)這兩種電平轉(zhuǎn)換,。例如,使用5V單電源,,在參考引腳上的2.5V電壓源將輸出設(shè)為中間電源電壓并將升高運(yùn)算放大器輸入端呈現(xiàn)的共模電壓,。該電源必須為低阻抗以避免降低CMR,而且要低漂移以在溫度范圍內(nèi)保持精度,。圖1顯示了一種使用兩個(gè)外部精密電阻和一個(gè)低漂移精密運(yùn)算放大器的典型解決方案,。

圖2顯示一種使用AD8271差分放大器以及在該放大器上集成的多個(gè)精密調(diào)整的電阻實(shí)現(xiàn)更低成本、更高性能的替代解決方案,。片上電阻將器件輸出設(shè)為中間電源電壓,。這些電阻全部由相同的低漂移薄膜材料制成,所以它們?cè)跍囟确秶鷥?nèi)的比率匹配十分出色,;它們經(jīng)過(guò)調(diào)整以匹配電路中的其他電阻,,這樣不會(huì)降低出色的CMR性能。

精密可編程增益差分放大器

AD8271低失真,、可編程增益差分放大器包含一個(gè)精密運(yùn)算放大器和七個(gè)激光調(diào)整的增益設(shè)置電阻,,可實(shí)現(xiàn)0.5、1或2倍的用戶可選差分增益,。它也可以配置為40種以上的單端配置,,增益范圍為-2至+3。該器件分為兩級(jí):B級(jí)特性規(guī)定為0.02%的最大增益誤差,、2ppm/°C的最大增益漂移,、600μV的最大失調(diào)電壓,以及80dB的最小共模抑制比,;A級(jí)特性規(guī)定為0.05%的最大增益誤差,、10ppm/°C的最大增益漂移,、1000μV的最大失調(diào)電壓,以及74dB的最小共模抑制比,。兩級(jí)特性都包括–110dB的諧波失真,、15MHz的帶寬和30V/us的壓擺率。此速度和精度組合使該器件完全適合于儀表放大器,、驅(qū)動(dòng)ADC,、電平轉(zhuǎn)換和自動(dòng)測(cè)試設(shè)備。AD8271采用 5V至36V單電源或±2.5V至±18V雙電源,,消耗電流2.3 mA。它采用10引腳MSOP封裝,,額定溫度范圍為–40°C至+85°C,,千片訂量報(bào)價(jià)為1.25美元/片。

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