零漂移儀表放大器的應(yīng)用

     美國模擬器件公司(Analog Devices, Inc.)日前發(fā)布了一款零漂移的數(shù)字可設(shè)定增益儀表放大器，從而延續(xù)了它滿足儀器儀表和工業(yè)設(shè)備客戶設(shè)計(jì)需求的悠久歷史。AD8231可在擴(kuò)展的工業(yè)溫度范圍內(nèi)正常工作，適合于各種傳感器，包括電阻溫度檢測器、熱電偶和汽車壓力傳感器，在惡劣的環(huán)境中，必須在存在大共模電壓的情況下地檢測出微小的信號變化。AD8231比同類的器件降低了80%的輸入噪聲，同時提供滿電源擺幅(R-R)輸入和輸出，帶寬高達(dá)1 MHz——是zui接近的同類零漂移儀表放大器的五倍。和其它同類器件不同，AD8231具有非常低的噪聲特性，允許工業(yè)傳感器和控制的設(shè)計(jì)工程師在全增益范圍內(nèi)保證直流(DC)精度。
　　“零漂移儀表放大器在高增益時可能會產(chǎn)生很大的噪聲，有各種不同的原因，包括削波噪聲的出現(xiàn)。”ADI公司精密信號處理產(chǎn)品線總監(jiān)Steve Sockolov說，“但是，隨著增益不斷提高以便達(dá)到當(dāng)今工業(yè)設(shè)備制造商所要求的水平，失調(diào)漂移和噪聲的折衷也變得無濟(jì)于事。ADI公司采用一種*的自動穩(wěn)零技術(shù)成功地解決了這個難題，顯著降低了儀表放大器的噪聲，而且無需外部元件，例如開關(guān)電容器。” 
　

  　嚴(yán)格的設(shè)計(jì)適合高要求的工業(yè)應(yīng)用
　　AD8231采用了一種三運(yùn)算放大器的儀表體系結(jié)構(gòu)，集成了自動穩(wěn)零放大器以便保證在整個工作溫度范圍和工作年限內(nèi)僅有50 nV/℃的電壓失調(diào)，從而增強(qiáng)了可靠性。AD8231還有內(nèi)置的增益設(shè)定電阻器，可以將增益系數(shù)溫度漂移限制到10 ppm/℃。在為該器件選擇LFCSP(引腳架構(gòu)芯片級封裝)材料時充分考慮了它在寬溫度范圍內(nèi)的可靠性和魯棒性，使得該器件能在–40℃～125℃范圍內(nèi)滿足規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。其封裝引出了一個中心焊盤，保證該器件安全地焊接到嚴(yán)重振動環(huán)境中的印制電路板(PCB)上。

　　軟件可編程性方便增益調(diào)整
　　AD8231具有軟件可設(shè)定的增益系數(shù)，包括1, 2, 4, 8, 16, 32, 64和128，可以通過一個易用的三引腳接口進(jìn)行設(shè)定。一旦儀表放大器設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中后，可以采用數(shù)字邏輯設(shè)定增益，數(shù)字邏輯允許用戶反復(fù)調(diào)整增益。另外該器件還包括了一個引腳跨接增益設(shè)置選項(xiàng)。這款新的器件采用3.3 V～5 V單電源供電，具有R-R輸出，從而使得它很容易連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。AD8231具有10 GΩ的高阻抗輸入，不像其它同類器件，它在采用高阻抗傳感器時，不會有性能的下降。

　　設(shè)計(jì)的靈活性節(jié)省成本和尺寸
　　AD8231包括了一個附加的片內(nèi)運(yùn)算放大器，進(jìn)一步提高了性能。可以采用該運(yùn)算放大器產(chǎn)生差分輸出以便驅(qū)動當(dāng)今高性能的ADC，或者用于提高和定制增益值。集成的運(yùn)算放大器還為附加的誤差校正、電平轉(zhuǎn)換和濾波提供了一種工具。片內(nèi)運(yùn)算放大器采用了與儀表放大器相同的低噪聲自動穩(wěn)零技術(shù)，也具有R-R輸入和輸出。AD8231的功能齊備，無需容易產(chǎn)生噪聲的分立元件，例如開關(guān)電容器，結(jié)合片內(nèi)運(yùn)算放大器附加的信號調(diào)理功能，比其它的零漂移儀表放大器降低了60%的成本，對PCB面積需求減小50%。
　　AD8231采用ADI公司率的iCMOS(工業(yè)CMOS)工藝制造而成，達(dá)到了32 nV/√Hz的低噪聲水平，只有同類零漂移儀表放大器的1/5。AD8231還具有122dB的共模抑制比(CMR)，從而允許該儀表放大器可以在高噪聲環(huán)境中檢測幅度非常小的信號。

　　與高性能ADC的兼容性
　　ADI公司這款新的單電源儀表放大器非常適合于采用3.3V～5V單電源的工業(yè)控制和傳感器，它很容易連接到ADC和微控制器，通過采用相同的電源作為數(shù)字元件。AD8231適合與ADI公司的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(包括AD7942, AD7685和AD7980 PulSAR ADC)，ADuC702x系列精密模擬微控制器和ADI公司的ADR121, ADR43x和ADR44x基準(zhǔn)電壓源配合使用。