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时间:2019-9-9, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

应用

光电二极管前置放大器

电池供电仪表

电源控制与保护

医疗仪器遥感器

低压应变计放大器

dac输出放大器

一般说明

是一个四路,场效应管输入,单电源放大器,具有轨对轨输出。场效应管输入和轨对轨输出的结合使得AD824在低输入电流是主要考虑因素的各种低压应用中非常有用。AD824保证从3V单电源运行到±双电源。AD824AR-3V在3V下的参数性能得到充分保证。

AD824在模拟器件公司的互补双极工艺上制造,它有一个独特的输入级,允许输入电压安全地超出负电源和正电源,而无需任何相位反转或闭锁。输出电压在电源的15毫伏范围内波动。

电容性负载达到 pf时,可以在不振荡的情况下进行处理。

场效应管输入与激光微调相结合,提供了一种具有极低偏置电流的输入,保证偏置低于1毫伏。这使得高精度设计,即使在高源阻抗。精度与低噪音相结合,使AD824非常适合用于电池供电的医疗设备。

AD824的应用包括便携式医疗设备、光电二极管前置放大器和高阻抗传感器放大器。

输出能够摆动轨对轨,这使得设计人员能够在单电源系统中建立多级滤波器,并保持高信噪比。

AD824规定在扩展工业(–40°C至+85°C)温度范围,可在窄14铅SOIC封装中使用。

操作理论

输入特性

在AD824中,N通道JFET用于提供低偏移、低噪声、高阻抗的输入级。最小输入共模电压从低于-vs的0.2v延伸到小于+vs的1v。驱动输入电压接近正轨会导致放大器带宽损失。

AD824在输入电压小于或等于+V时不会出现相位反转。图30A显示了AD824电压跟随器对0 V到5 V(+vs)方波输入的响应。输入和输出是重叠的。输出跟踪输入高达+vs,无相位反转。高于4V输入的带宽减少会导致输出波形的舍入。对于大于+V的输入电压,与非垂直输入串联的电阻器以更大的输入电压噪声为代价防止相位反转。如图30b所示。

因为输入级使用n通道jfet,所以正常工作时的输入电流为正;电流从输入端流出。如果输入电压驱动的正电压大于+V&#;0.4 V,则输入电流会随着内部器件结变得正向偏置而反向。

将限流电阻器与AD824如果输入电压超过正电源的可能性超过300 mV,或者当±V=0 V时,将对AD824施加输入电压。如果将放大器留在该条件下超过10秒,放大器将损坏。一个1kΩ的电阻允许放大器承受高达10v的连续过电压,并将输入电压噪声增加到可以忽略的程度。

输入电压低于-V是完全不同的情况。只要从+vs到输入端子的总电压小于36 v,放大器就可以安全地承受低于-vs 20 v的输入电压。此外,输入级通常保持该输入电压范围内的微微安培级输入电流。

输出特性

AD824独特的双极轨对轨输出级在正负电源电压的15 mV范围内摆动。AD824的近似输出饱和电阻为100Ω。当驱动较大的电流负载时,这可以用来估计输出饱和电压。例如,在5毫安电流负载下,任一电源的饱和电压为0.5伏。

当负载电阻超过20kΩ时,AD824的输入误差电压几乎不变,直到输出电压被驱动到任一电源的180mV。

如果AD824的输出被过度驱动以饱和任一输出设备,则放大器将在其输入的2μs内恢复到放大器的线性工作区。直接电容负载将与放大器的有效输出阻抗相互作用,在放大器的反馈回路中形成一个额外的极点,这可能导致脉冲响应出现过大峰值或失去稳定性。最坏的情况是放大器被用作单位增益跟随器。AD824作为驱动220 pF的单位增益跟随器的脉冲响应。环路增益越小,环路带宽越小的配置,对电容负载的影响就越不敏感。噪声增益是所用反馈网络提供的反馈衰减因子的倒数。图31显示了一种扩展单位增益跟随器电容负载驱动能力的方法。利用这些分量值,电路以10%的超调驱动 pf。

应用程序信息

单电源电压-频率

转换器

图32所示的电路使用AD824驱动低功率定时器,该定时器产生稳定的宽度T1脉冲。正向输出脉冲由r1和c1集成,用作ad824的一个输入,ad824作为差分积分器连接。另一个输入(非加载)是未知电压V。AD824输出驱动定时器触发输入,关闭整个反馈回路。在典型的2帕AD824偏置电流允许MΩ范围源阻抗,直流误差可以忽略不计。该电路可获得0.01%满标度的线性误差。这种性能是通过一个5v的单电源获得的,它向整个电路提供小于3ma的电流。

笔记

fout=vin/(vref×t1),t1=1.1×r3×c6=25khz fs,如图所示。

*=1%金属膜,<50ppm/℃tc**=10%,20t膜,<100ppm/℃tc;T1=33微秒,FOUT=20kHz@车辆识别号=2.0V。

单电源可编程增益仪表放大器

AD824可以配置为一个单电源仪表放大器,能够从单电源工作到5伏或双电源工作到±15伏。AD824 FET输入2帕的偏置电流将高不平衡源阻抗引起的偏移误差降至最低。精密薄膜电阻阵列将输入放大器增益设置为10或100。这些电阻器经过激光修整,其比率与0.01%匹配,最大温差为5ppm/℃。

3V,单电源立体声耳机驱动器

AD824显示出良好的电流驱动和THD+N性能,即使在3V单电源。在1 kHz时,300 mV P-P输出信号的总谐波失真加上噪(THD+N)等于-62 dB(0.079%)。这可与其他单电源运算放大器相媲美,后者耗电量更大,无法在3V电源上运行。

在图35中,每个通道的输入信号通过1μf聚酯薄膜电容耦合。电阻分压器在非垂直输入端设置直流电压,使输出电压介于电源之间(1.5 V)。增益为1.5。AD824的每一半都可以用来驱动耳机频道。一个5hz高通滤波器由500μf电容器和耳机实现,耳机可以模拟为32Ω负载电阻接地。这样可以确保音频范围(20赫兹到20千赫)内的所有信号都传送到耳机。

低压差双极电桥驱动器

AD824可用于驱动350Ω惠斯通电桥。图36显示了用于缓冲AD589-A 1.235V低功率基准的AD824的一半。4.5v的输出可用于驱动adc前端。AD824的另一半被配置为单位增益逆变器,并产生另一个4.5 V的电桥输入。电阻器R1和R2为电桥励磁提供恒定电流。AD620低功率仪表放大器用于调节电桥的差分输出电压。AD620的增益使用外部电阻器R编程,并通过以下方式确定:G

A 3.3 V/5 V精密采样保持

放大器

在电池供电的应用中,低电源电压运算放大器需要低功耗。此外,低电源电压应用限制了精确模拟电路的信号范围。图37所示的采样保持电路等电路说明了在低电源电压应用中设计精密模拟电路的技术。为了在低电源电压应用中保持高信噪比(snr),需要使用轨对轨、输入/输出运算放大器。该设计突出了AD824从一个3V/5V电源操作轨对轨的能力,具有高输入阻抗的优点。AD824是一个四JFET输入运算放大器,由于其低输入偏置电流(3帕,典型值)和高输入阻抗(3×10Ω,典型值),非常适合采样和保持电路。AD824的供电电流也很低,因此该电路的总供电电流小于2.5毫安。

在许多单电源应用中,需要使用假接地发电机。在该电路中,r1和r2对称地分配电源电压,在电源的一半处产生假接地电压。然后放大器a1缓冲该电压以产生低阻抗输出驱动。采样保持电路是在围绕这个假地平面的反向拓扑中配置的。

采样保持电路的一个设计考虑因素是运算放大器偏置和开关漏电流引起的输出电压下降。通过选择一个jfet运算放大器和一个低漏cmos开关,本设计将下垂率误差降到了0.1μv/μs以上。较高的ch值将产生较低的下垂率。为获得最佳性能,CH和C2应为聚苯乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯电容器。这些类型的电容器具有低泄漏和低介电吸收。此外,在整个设计中使用了1%的金属薄膜电阻器。

在采样模式下,SW1和SW4闭合,输出为V=-v in。与sw1并行工作的sw4的目的是通过向a3的非旋转输入中注入与sw1向a3的反向输入中注入相同量的电荷来减小基座或保持步进误差。这会在A3的输入端产生共模电压,然后被A3的CMR拒绝;否则,SW1的电荷注入会产生在V处出现的差分电压阶跃误差。在整个0 V至3.3 V/5 V信号范围内,此电路的基座误差小于2 mV。降低基座误差的另一种方法是减小施加在控制销上的脉冲幅度。要控制ADG513,开状态只需要2.4 V,关状态只需要0.8 V。如果可能,使用振幅范围为0.8 V至2.4 V的输入控制信号,而不是整个范围为0 V至3.3 V/5 V的输入控制信号,以获得最小的基座误差。出出其他电路特性包括小于3微秒到1%的采集时间;减少ch和c2将进一步加快采集时间,但会导致基座误差增加。稳定时间小于300ns~1%,采样模式信号bw为80khz。

ADG513之所以被选中,是因为它能够与3V/5V电源一起工作,并且在介质隔离过程中具有常开和常闭的精密CMOS开关。此电路中不需要SW2;但是,它与SW3并联使用,以提供较低的R模拟开关。

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