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[动态]零漂移仪表放大器的应用

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文章出处:上仪营销中心技术部 [2007/4/4 1]
责任编辑:上仪营销中心技术部
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    美国模拟器件公司(Analog Devices, Inc.)日前发布了一款零漂移的数字可设定增益仪表放大器,从而延续了它满足仪器仪表和工业设备客户设计需求的悠久历史。AD8231可在扩展的工业温度范围内正常工作,适合于各种传感器,包括电阻温度检测器、热电偶和汽车压力传感器,在恶劣的环境中,必须在存在大共模电压的情况下精确地检测出微小的信号变化。AD8231比同类的器件降低了80%的输入噪声,同时提供满电源摆幅(R-R)输入和输出,带宽高达1 MHz——是最接近的同类零漂移仪表放大器的五倍。和其它同类器件不同,AD8231具有非常低的噪声特性,允许工业传感器和控制的设计工程师在全增益范围内保证直流(DC)精度。
  零漂移仪表放大器在高增益时可能会产生很大的噪声,有各种不同的原因,包括削波噪声的出现。”ADI公司精密信号处理产品线总监Steve Sockolov说,但是,随着增益不断提高以便达到当今工业设备制造商所要求的水平,失调漂移和噪声的折衷也变得无济于事。ADI公司采用一种独有的自动稳零技术成功地解决了这个难题,显著降低了仪表放大器的噪声,而且无需外部元件,例如开关电容器。
 
   严格的设计适合高要求的工业应用
  AD8231采用了一种三运算放大器的仪表体系结构,集成了自动稳零放大器以便保证在整个工作温度范围和工作年限内仅有50 nV/℃的电压失调,从而增强了可靠性。AD8231还有内置的增益设定电阻器,可以将增益系数温度漂移限制到10 ppm/℃。在为该器件选择LFCSP(引脚架构芯片级封装)材料时充分考虑了它在宽温度范围内的可靠性和鲁棒性,使得该器件能在40℃125℃范围内满足规定的技术指标。其封装引出了一个中心焊盘,保证该器件安全地焊接到严重振动环境中的印制电路板(PCB)上。

  软件可编程性方便增益调整
  AD8231具有软件可设定的增益系数,包括1, 2, 4, 8, 16, 32, 64128,可以通过一个易用的三引脚接口进行设定。一旦仪表放大器设计到系统中后,可以采用数字逻辑设定增益,数字逻辑允许用户反复调整增益。另外该器件还包括了一个引脚跨接增益设置选项。这款新的器件采用3.3 V5 V单电源供电,具有R-R输出,从而使得它很容易连接到模数转换器(ADC)AD8231具有10 GΩ的高阻抗输入,不像其它同类器件,它在采用高阻抗传感器时,不会有性能的下降。

  设计的灵活性节省成本和尺寸
  AD8231包括了一个附加的片内运算放大器,进一步提高了性能。可以采用该运算放大器产生差分输出以便驱动当今高性能的ADC,或者用于提高和定制增益值。集成的运算放大器还为附加的误差校正、电平转换和滤波提供了一种工具。片内运算放大器采用了与仪表放大器相同的低噪声自动稳零技术,也具有R-R输入和输出。AD8231的功能齐备,无需容易产生噪声的分立元件,例如开关电容器,结合片内运算放大器附加的信号调理功能,比其它的零漂移仪表放大器降低了60%的成本,对PCB面积需求减小50%
  AD8231采用ADI公司高效率的iCMOS(工业CMOS)工艺制造而成,达到了32 nV/√Hz的低噪声水平,只有同类零漂移仪表放大器的1/5AD8231还具有122dB的共模抑制比(CMR),从而允许该仪表放大器可以在高噪声环境中检测幅度非常小的信号。

  与高性能ADC的兼容性
  ADI公司这款新的单电源仪表放大器非常适合于采用3.3V5V单电源的工业控制和传感器,它很容易连接到ADC和微控制器,通过采用相同的电源作为数字元件。AD8231适合与ADI公司的数据转换器(包括AD7942, AD7685AD7980 PulSAR ADC)ADuC702x系列精密模拟微控制器和ADI公司的ADR121, ADR43xADR44x基准电压源配合使用。 
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