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具有最優(yōu)共模抑制性能的可變?cè)鲆鎯x用放大器AD8221及其應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2007/9/8 0:00:00 訪問次數(shù):582

來源:國(guó)外電子元器件  作者:阮三元 李 剛 宋 穎
   摘要:目前市場(chǎng)上大部分儀用放大器的共模抑制比在200Hz處就開始衰減,因而難以滿足某些設(shè)計(jì)要求,而美國(guó)ADI公司推出的增益可編程高性能儀用放大器AD8221,則能提供工業(yè)上最高的共模抑制比。AD8221在其增益為1時(shí),能夠在頻率為10kHz處保持大于80dB的共模抑制比,因而能很好的抑制寬帶干擾和線性失真。文中介紹了AD8221的主要特點(diǎn)、工作原理以及引腳排列和功能,同時(shí)給出了AD8221的幾種應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)方法。

    關(guān)鍵詞:共模抑制比;AD8221;可變?cè)鲆;儀用放大器

1 概述

    很多電子系統(tǒng)都需要對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。由于在其傳感器接口電路中常采用差分輸入方式,因而在系統(tǒng)的兩個(gè)輸入端難免會(huì)引入共模干擾信號(hào),且該共模干擾電壓一般都比較大,這種干擾信號(hào)在信號(hào)輸入電路參數(shù)不對(duì)稱時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為差模干擾并對(duì)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生影響,其影響的大小直接取決于共模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的大小。共模抑制比CM-RR是衡量測(cè)量系統(tǒng)對(duì)共模干擾抑制能力的參數(shù),通常被定義為作用于系統(tǒng)的共模干擾信號(hào)與使該系統(tǒng)產(chǎn)生同樣輸出所需的差模信號(hào)之比。CMRR值越高,說明系統(tǒng)對(duì)共模干擾的抑制能力越強(qiáng)。因此,為了提高測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾性能,在設(shè)計(jì)高精度電路時(shí),應(yīng)選用高共模抑制比的運(yùn)放來構(gòu)成系統(tǒng)的傳感器接口電路。

    理想運(yùn)放的CMRR值應(yīng)該是無窮大的,但大多數(shù)集成運(yùn)算放大器的CMRR值實(shí)際上在80dB以上。目前市場(chǎng)上所有的儀用放大器的共模抑制比在200Hz處就開始衰減,因而不能滿足某些系統(tǒng)在寬帶干擾抑制方面的應(yīng)用要求。

    AD8221是美國(guó)ADI(Analog Devices Inc)公司2003年推出的增益可編程高性能儀用放大器,該放大器的突出優(yōu)點(diǎn)是其優(yōu)異的共模抑制性能。當(dāng)增益為1時(shí),AD8221能夠在各級(jí)保持最。福埃洌碌墓材R种票龋敝令l率達(dá)到10kHz,因此,它能夠抑制寬帶共模干擾,從而可有效解決上述問題。AD8221主要有如下特點(diǎn):

●具有優(yōu)異的交流特性,共模抑制比高,當(dāng)G為1V/V時(shí),共模抑制比最小為80dB并將保持至10kHz;此外,AD8221還具有很寬的帶寬,當(dāng)G為1V/V時(shí),-3dB處的頻率為825kHz;

●具有優(yōu)異的直流特性,最大輸入失調(diào)電壓為25μV;最大輸入失調(diào)電壓溫漂為0.3μV/℃;最大失調(diào)電流為0.4nA。

●噪聲低,當(dāng)其工作頻率為1kHz時(shí),AD8221放大器的最大輸入電壓噪聲為8nV/√Hz;而在頻率為0.1Hz~10Hz時(shí),AD8221僅存在0.25μV的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)輸入噪聲。

●增益可以編程設(shè)置,從而為用戶提供了較大的使用靈活性。增益可由單一電阻進(jìn)行控制且精度很高,其可編程范圍為1~1000V/V;

●采用8引腳SOIC和MSOP兩種封裝,其中MSOP所占電路板空間是SOIC的一半,因而是多通道或節(jié)省空間應(yīng)用的理想器件;

●既可單電源供電也可雙電源供電,電源電壓范圍為±2.3V~±18V,特別適合±10V輸入電壓的應(yīng)用情況;

●可以在-40℃~+125℃的溫度范圍內(nèi)正常工作。

    AD8221可廣泛用于精確數(shù)據(jù)采集、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)分析和航空航天儀器系統(tǒng)中。由于它具有低失調(diào)電壓、低失調(diào)電壓溫漂、低增益漂移、高增益精度等特點(diǎn),因而非常適用于要求直流特性比較高的應(yīng)用領(lǐng)域,例如橋式電路信號(hào)測(cè)量等。另外,它還可應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制、醫(yī)療儀器、應(yīng)變儀和傳感器接口等電路中。

2 引腳排列

    AD8221的突出特點(diǎn)是在高頻時(shí)具有極高的共模抑制比。

    AD8221可變?cè)鲆鎯x用放大器采用8引腳SOIC和MSOP兩種封裝形式圖1所示是其引腳排列圖。由于AD8221帶有一個(gè)獨(dú)特的插腳引線,因此,AD8221在10kHz、G=1時(shí),具有80dB的共模抑制比;而在1kHz、G=1000時(shí),則具有110dB的共模抑制比。該平衡引腳不僅降低了器件的寄生效應(yīng),同時(shí)還可簡(jiǎn)化電路板布局。

    AD8221使用注意事項(xiàng):高達(dá)4000V的靜電電荷很容易聚積在人體和測(cè)試裝備上,并且可能在無察覺的情況下放電。雖然AD8221配置了ESD保護(hù)電路,但由于高能量靜電放電會(huì)對(duì)器件造成永久性破壞。因此,為了防止器件損壞或者性能下降,必須采取正確的ESD防護(hù)措施。

AD8221的極限參數(shù)如下:

●供電電壓:±18V;

●功耗:200mW;

●輸出短路時(shí)間

來源:國(guó)外電子元器件  作者:阮三元 李 剛 宋 穎
   摘要:目前市場(chǎng)上大部分儀用放大器的共模抑制比在200Hz處就開始衰減,因而難以滿足某些設(shè)計(jì)要求,而美國(guó)ADI公司推出的增益可編程高性能儀用放大器AD8221,則能提供工業(yè)上最高的共模抑制比。AD8221在其增益為1時(shí),能夠在頻率為10kHz處保持大于80dB的共模抑制比,因而能很好的抑制寬帶干擾和線性失真。文中介紹了AD8221的主要特點(diǎn)、工作原理以及引腳排列和功能,同時(shí)給出了AD8221的幾種應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)方法。

    關(guān)鍵詞:共模抑制比;AD8221;可變?cè)鲆;儀用放大器

1 概述

    很多電子系統(tǒng)都需要對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。由于在其傳感器接口電路中常采用差分輸入方式,因而在系統(tǒng)的兩個(gè)輸入端難免會(huì)引入共模干擾信號(hào),且該共模干擾電壓一般都比較大,這種干擾信號(hào)在信號(hào)輸入電路參數(shù)不對(duì)稱時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為差模干擾并對(duì)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生影響,其影響的大小直接取決于共模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的大小。共模抑制比CM-RR是衡量測(cè)量系統(tǒng)對(duì)共模干擾抑制能力的參數(shù),通常被定義為作用于系統(tǒng)的共模干擾信號(hào)與使該系統(tǒng)產(chǎn)生同樣輸出所需的差模信號(hào)之比。CMRR值越高,說明系統(tǒng)對(duì)共模干擾的抑制能力越強(qiáng)。因此,為了提高測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾性能,在設(shè)計(jì)高精度電路時(shí),應(yīng)選用高共模抑制比的運(yùn)放來構(gòu)成系統(tǒng)的傳感器接口電路。

    理想運(yùn)放的CMRR值應(yīng)該是無窮大的,但大多數(shù)集成運(yùn)算放大器的CMRR值實(shí)際上在80dB以上。目前市場(chǎng)上所有的儀用放大器的共模抑制比在200Hz處就開始衰減,因而不能滿足某些系統(tǒng)在寬帶干擾抑制方面的應(yīng)用要求。

    AD8221是美國(guó)ADI(Analog Devices Inc)公司2003年推出的增益可編程高性能儀用放大器,該放大器的突出優(yōu)點(diǎn)是其優(yōu)異的共模抑制性能。當(dāng)增益為1時(shí),AD8221能夠在各級(jí)保持最小80dB的共模抑制比,直至頻率達(dá)到10kHz,因此,它能夠抑制寬帶共模干擾,從而可有效解決上述問題。AD8221主要有如下特點(diǎn):

●具有優(yōu)異的交流特性,共模抑制比高,當(dāng)G為1V/V時(shí),共模抑制比最小為80dB并將保持至10kHz;此外,AD8221還具有很寬的帶寬,當(dāng)G為1V/V時(shí),-3dB處的頻率為825kHz;

●具有優(yōu)異的直流特性,最大輸入失調(diào)電壓為25μV;最大輸入失調(diào)電壓溫漂為0.3μV/℃;最大失調(diào)電流為0.4nA。

●噪聲低,當(dāng)其工作頻率為1kHz時(shí),AD8221放大器的最大輸入電壓噪聲為8nV/√Hz;而在頻率為0.1Hz~10Hz時(shí),AD8221僅存在0.25μV的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)輸入噪聲。

●增益可以編程設(shè)置,從而為用戶提供了較大的使用靈活性。增益可由單一電阻進(jìn)行控制且精度很高,其可編程范圍為1~1000V/V;

●采用8引腳SOIC和MSOP兩種封裝,其中MSOP所占電路板空間是SOIC的一半,因而是多通道或節(jié)省空間應(yīng)用的理想器件;

●既可單電源供電也可雙電源供電,電源電壓范圍為±2.3V~±18V,特別適合±10V輸入電壓的應(yīng)用情況;

●可以在-40℃~+125℃的溫度范圍內(nèi)正常工作。

    AD8221可廣泛用于精確數(shù)據(jù)采集、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)分析和航空航天儀器系統(tǒng)中。由于它具有低失調(diào)電壓、低失調(diào)電壓溫漂、低增益漂移、高增益精度等特點(diǎn),因而非常適用于要求直流特性比較高的應(yīng)用領(lǐng)域,例如橋式電路信號(hào)測(cè)量等。另外,它還可應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制、醫(yī)療儀器、應(yīng)變儀和傳感器接口等電路中。

2 引腳排列

    AD8221的突出特點(diǎn)是在高頻時(shí)具有極高的共模抑制比。

    AD8221可變?cè)鲆鎯x用放大器采用8引腳SOIC和MSOP兩種封裝形式圖1所示是其引腳排列圖。由于AD8221帶有一個(gè)獨(dú)特的插腳引線,因此,AD8221在10kHz、G=1時(shí),具有80dB的共模抑制比;而在1kHz、G=1000時(shí),則具有110dB的共模抑制比。該平衡引腳不僅降低了器件的寄生效應(yīng),同時(shí)還可簡(jiǎn)化電路板布局。

    AD8221使用注意事項(xiàng):高達(dá)4000V的靜電電荷很容易聚積在人體和測(cè)試裝備上,并且可能在無察覺的情況下放電。雖然AD8221配置了ESD保護(hù)電路,但由于高能量靜電放電會(huì)對(duì)器件造成永久性破壞。因此,為了防止器件損壞或者性能下降,必須采取正確的ESD防護(hù)措施。

AD8221的極限參數(shù)如下:

●供電電壓:±18V;

●功耗:200mW;

●輸出短路時(shí)間

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