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技巧和诀窍:差分输入至差分输出放大器等效高温解决方案

上网日期: 2013年12月10日 ?? 作者: Chau Tran,Sherwin Gatchalian ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:差分放大器? AD8229? 基准电压?

当今电子系统必须要能够在前所未有的高温条件下工作。涡轮发动机、油田设备和其他各种当代以及新一代控制应用要求器件能在超过200℃的温度下工作。遗憾的是,集成电路的高温工作性能极为有限,尤其当温度达到并超过200℃时。

应对恶劣环境的一种方法是远程放置电子设备,然而这种技术会增加成本,牺牲可靠性,且通常会降低系统精度。因此,针对200℃以上高温工作而设计的电子电路需求不断增加。碳化硅和砷化镓可在高温下工作,但这类工艺性价比不高。目前为止,并没有很多物美价廉的差分放大器是特地针对高温工作而设计的。

本文的设计思路提供了一种低成本、高性能的替代解决方案。连接两个快速、低噪声、高性能仪表放大器AD8229,可构建高温差分放大器。AD8229采用先进的绝缘硅片(SOI)工艺制造,这种工艺同样用于为各大跨国航空公司、涡轮发动机和石化产品供应商提供精密压力传感器。采用SOI工艺制造的电路具有高精度性能、高度的可靠性、更佳的介质兼容性以及扩展高温工作范围。仪表放大器AD8229采用8引脚侧面钎焊陶瓷双列直插式封装(SBDIP),设计用于极端高温环境下工作。在高温情况下,介质隔离工艺可最大程度地降低泄漏电流,且设计架构可补偿高温下的低基极-发射极电压。

ADC通常采用1.8V至5V单电源。若要在大共模电压存在的情况下处理小信号,则可在ADC前放置一个仪表放大器,以便放大信号,同时抑制共模电压,使ADC输入不至于饱和。图1显示系统增益为2的全差分放大器。

该放大器与单端或差分输入配合使用,提供低失真差分输出,驱动高精度ADC。这款完整的高温解决方案具有放大和调整输出,可极大地改善高温恶劣环境下系统的性能以及工作效率。

放大器A用作跟随器,放大器B用作反相器,它们在OUTP和OUTN之间形成增益调节差分信号。不用增益电阻时,系统默认设置G = 2。若要求增益大于2,则可在RG两端添加匹配增益设置电阻。

该电路的传递函数为:

VOUT = 2 × G × (VIN+ - VIN-) + VREF

其中:

G = 1 + 6 kO/ RG

差分输入至差分输出放大器等效高温解决方案(电子工程专辑)
图1. 极端高温差分放大器


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