如何使用 Over-The-Top 放大器防止模擬前端出現(xiàn)過壓

時(shí)間：2022-05-13 13:50:01

關(guān)鍵字：放大器過壓

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[導(dǎo)讀]高壓發(fā)生的可能性是工業(yè)應(yīng)用中一個(gè)持續(xù)關(guān)注的問題。尋找提供保護(hù)的方法一直是開發(fā)人員的一項(xiàng)重要任務(wù)。這個(gè)設(shè)計(jì)技巧說明了開發(fā)人員如何通過利用頂級?(OTT)放大器來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。即使是工業(yè)應(yīng)用程序，有時(shí)也會(huì)經(jīng)歷高于系統(tǒng)供應(yīng)的電壓。雖然這里的潛力不像在汽車電子產(chǎn)品中那么高，但它們通?？赡芨哂谕ǔ５南到y(tǒng)電壓。對于許多運(yùn)算電流來說，某些系統(tǒng)電壓甚至可能過高。這對模擬前端(AFEs)提出了一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。例如，較高的電壓可以使典型放大器的內(nèi)部輸入二極管傳導(dǎo)。這種狀態(tài)存在的時(shí)間越長，就越有可能發(fā)生故障甚至故障。開發(fā)人員可以使用外部的保護(hù)電路，如外部二極管或電阻，采取相應(yīng)的預(yù)防措施。然而由于這個(gè)原因，這些額外的組件需要在板上的空間和有缺點(diǎn)如泄漏電流、附加電容和噪聲。

高壓發(fā)生的可能性是工業(yè)應(yīng)用中一個(gè)持續(xù)關(guān)注的問題。尋找提供保護(hù)的方法一直是開發(fā)人員的一項(xiàng)重要任務(wù)。這個(gè)設(shè)計(jì)技巧說明了開發(fā)人員如何通過利用頂級®(OTT)放大器來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。即使是工業(yè)應(yīng)用程序，有時(shí)也會(huì)經(jīng)歷高于系統(tǒng)供應(yīng)的電壓。雖然這里的潛力不像在汽車電子產(chǎn)品中那么高，但它們通?？赡芨哂谕ǔ５南到y(tǒng)電壓。對于許多運(yùn)算電流來說，某些系統(tǒng)電壓甚至可能過高。這對模擬前端(AFEs)提出了一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。例如，較高的電壓可以使典型放大器的內(nèi)部輸入二極管傳導(dǎo)。這種狀態(tài)存在的時(shí)間越長，就越有可能發(fā)生故障甚至故障。開發(fā)人員可以使用外部的保護(hù)電路，如外部二極管或電阻，采取相應(yīng)的預(yù)防措施。然而由于這個(gè)原因，這些額外的組件需要在板上的空間和有缺點(diǎn)如泄漏電流、附加電容和噪聲。

一個(gè)簡單的例子，即最新一代的ADA4098-1或可以考慮ADA4099-1。這些OTTop放大器每個(gè)都有兩個(gè)輸入階段。第一個(gè)是由PNP晶體管組成的共發(fā)射極差分級適用于負(fù)電源(-VS)之間的輸入信號至少比正電源小1.25V(+VS)。第二個(gè)是一個(gè)共同的基礎(chǔ)輸入級由進(jìn)一步的PNP晶體管組成，用于輸入信號共模電壓為+VS-1.25V或更高。內(nèi)部電路的一個(gè)例子是如圖1所示。第一級設(shè)計(jì)有晶體管Q1和Q2，而第二級具有晶體管Q3至Q6。因此，這些輸入階段導(dǎo)致了兩個(gè)不同但互補(bǔ)的操作范圍兩個(gè)輸入級的偏移電壓被嚴(yán)格地修剪和在數(shù)據(jù)表中給出。當(dāng)輸入端的共模電壓接近+VS時(shí)，第二個(gè)舞臺(tái)被激活，運(yùn)算放大器，然后在超越模式。這可以是一個(gè)在各種應(yīng)用中出現(xiàn)過電壓的情況。例如，對于高側(cè)電流測量時(shí)，電壓可能超過系統(tǒng)供電電位寄生或負(fù)載相關(guān)效應(yīng).

在圖2中可以找到一些當(dāng)前的測量例子。ADA4098-1是低功率版本，而ADA4099-1有更高的帶寬和a更高的電壓上升率。在低側(cè)測量中，增益來自于電阻R2和R3。二極管D1在低負(fù)載電流下提高單次供電精度。在高側(cè)電流測量中，1kΩ和100Ω（在頂部）電阻為對收益起決定性作用。放大器輸入端的電阻提供過濾。在這種情況下，一個(gè)1%的電阻器將是最優(yōu)的。可能的輸入偏置電流導(dǎo)致電壓降通過這些電阻器，和閉合收費(fèi)器如1%將有助于最小化電壓降范圍。

ADA4098-1的輸出可以在45mV內(nèi)從軌道到軌道擺動(dòng)的供應(yīng)。輸出可以源24mA，接收35mA。該放大器為內(nèi)部補(bǔ)償，可驅(qū)動(dòng)200pF（最小）的負(fù)載電容。A 50

Ω系列電阻可以插入輸出和高電容之間負(fù)載，以擴(kuò)展放大器的電容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。如果輸出的VOUT驅(qū)動(dòng)的一個(gè)電路與一個(gè)較低的電位和這個(gè)下游電路有保護(hù)性的二極管，這將是有意義的在VOUT上放置一個(gè)電阻器。這將限制可能的電流流向下游電路。

ADA4098-1有一個(gè)專用的SHDN引腳，以把放大器在一個(gè)非常低的當(dāng)該銷被確認(rèn)為高時(shí)的關(guān)閉狀態(tài)。一個(gè)邏輯高是由a來定義的相對于-VS引腳施加于SHDN引腳的≥1.5V電壓。VOUT引腳然后處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。作為一種替代方法，放大器可以通過去除正極，有效地置于低功率狀態(tài)提供在這兩種關(guān)閉模式下，OTT仍然是活躍的，電壓高達(dá)70V超vs可以應(yīng)用于輸入引腳。除電流或功率測量外，OTT放大器的其他用途是傳感器前端或4mA至20mA電流回路。詳細(xì)的信息、進(jìn)一步的應(yīng)用程序示例和計(jì)算方法都可以在數(shù)據(jù)表中找到。