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具有最优共模抑制性能的可变增益仪用放大器AD8221及其应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:目前市场上大部分仪用放大器的共模抑制比在200Hz处就开始衰减,因而难以满足某些设计要求,而美国ADI公司推出的增益可编程高性能仪用放大器AD8221,则能提供工业上最高的共模抑制比。AD8221在其增益为1时,能够在频率为10kHz处保持大于80dB的共模抑制比,因而能很好的抑制宽带干扰和线性失真。文中介绍了AD8221的主要特点、工作原理以及引脚排列和功能,同时给出了AD8221的几种应用电路的设计方法。
  关键词:共模抑制比;AD8221;可变增益;仪用放大器
  
  1概述
  
  很多电子系统都需要对输入模拟信号进行检测。由于在其传感器接口电路中常采用差分输入方式,因而在系统的两个输入端难免会引入共模干扰信号,且该共模干扰电压一般都比较大,这种干扰信号在信号输入电路参数不对称时会转化为差模干扰并对测量系统产生影响,其影响的大小直接取决于共模干扰转换成差模干扰的大小。共模抑制比CM-RR是衡量测量系统对共模干扰抑制能力的参数,通常被定义为作用于系统的共模干扰信号与使该系统产生同样输出所需的差模信号之比。CMRR值越高,说明系统对共模干扰的抑制能力越强。因此,为了提高测量系统的抗干扰性能,在设计高精度电路时,应选用高共模抑制比的运放来构成系统的传感器接口电路。
  
  理想运放的CMRR值应该是无穷大的,但大多数集成运算放大器的CMRR值实际上在80dB以上。目前市场上所有的仪用放大器的共模抑制比在200Hz处就开始衰减,因而不能满足某些系统在宽带干扰抑制方面的应用要求。
  
  AD8221是美国ADI(AnalogDevicesInc)公司2003年推出的增益可编程高性能仪用放大器,该放大器的突出优点是其优异的共模抑制性能。当增益为1时,AD8221能够在各级保持最小80dB的共模抑制比,直至频率达到10kHz,因此,它能够抑制宽带共模干扰,从而可有效解决上述问题。AD8221主要有如下特点:
  
  ●具有优异的交流特性,共模抑制比高,当G为1V/V时,共模抑制比最小为80dB并将保持至10kHz;此外,AD8221还具有很宽的带宽,当G为1V/V时,-3dB处的频率为825kHz;
  
  ●具有优异的直流特性,最大输入失调电压为25μV;最大输入失调电压温漂为0.3μV/℃;最大失调电流为0.4nA。
  
  ●噪声低,当其工作频率为1kHz时,AD8221放大器的最大输入电压噪声为8nV/√Hz;而在频率为0.1Hz~10Hz时,AD8221仅存在0.25μV的点对点输入噪声。
  
  ●增益可以编程设置,从而为用户提供了较大的使用灵活性。增益可由单一电阻进行控制且精度很高,其可编程范围为1~1000V/V;
  
  ●采用8引脚SOIC和MSOP两种封装,其中MSOP所占电路板空间是SOIC的一半,因而是多通道或节省空间应用的理想器件;
  
  ●既可单电源供电也可双电源供电,电源电压范围为±2.3V~±18V,特别适合±10V输入电压的应用情况;
  
  ●可以在-40℃~+125℃的温度范围内正常工作。
  
  AD8221可广泛用于精确数据采集、生物医学信号分析和航空航天仪器系统中。由于它具有低失调电压、低失调电压温漂、低增益漂移、高增益精度等特点,因而非常适用于要求直流特性比较高的应用领域,例如桥式电路信号测量等。另外,它还可应用于生产过程控制、医疗仪器、应变仪和传感器接口等电路中。
  
  2引脚排列
  
  AD8221的突出特点是在高频时具有极高的共模抑制比。
  
  AD8221可变增益仪用放大器采用8引脚SOIC和MSOP两种封装形式图1所示是其引脚排列图。由于AD8221带有一个独特的插脚引线,因此,AD8221在10kHz、G=1时,具有80dB的共模抑制比;而在1kHz、G=1000时,则具有110dB的共模抑制比。该平衡引脚不仅降低了器件的寄生效应,同时还可简化电路板布局。
  
  AD8221使用注意事项:高达4000V的静电电荷很容易聚积在人体和测试装备上,并且可能在无察觉的情况下放电。虽然AD8221配置了ESD保护电路,但由于高能量静电放电会对器件造成永久性破坏。因此,为了防止器件损坏或者性能下降,必须采取正确的ESD防护措施。
  
  AD8221的极限参数如下:
  

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