AD8479可用于測量高共模(±600V)下的差模信號,常用于高邊電流測量,電池電壓測量等應用。很多人對它內部的電阻阻值感興趣,得知了內部阻值,就會對芯片如何實現其既定功能有所了解,但芯片資料并未給出全部的阻值。參考下圖,只給出了兩個1MΩ電阻的阻值,其他阻值如何確定?
AD629共模增益和差模增益
其實可以參考AD8479的“老大哥”,業界標桿----AD629。AD629的REF管腳接地時,V(out)=V(+IN)-V(-IN),也就是說這顆器件對差模信號的增益為1,而對共模信號會進行抑制。AD629允許輸入的最高共模信號為±270V(±15V供電時)。能允許遠高于電源電壓的共模信號輸入,歸功于內部電阻的衰減。見下面分析:
在第3腳(+IN)和第5腳(REF+)有兩個電阻,分別為380kΩ和20kΩ。假設第3腳信號為+270V,那么芯片內部運放的同相輸入端電壓為+270*20/(380+20)=13.5V,就是簡單的電阻分壓,13.5V的信號是在+15V電源范圍內的,沒問題。
同相端的13.5V信號會被1腳,2腳,6腳組成的電阻反饋網絡放大20倍,變成+270V。
輸出270V的信號,當然不可能,因為第2腳(-IN)還有+270V的信號,這個信號會被1腳,2腳,6腳組成的電阻反饋網絡反相放大1倍,變成-270V。
+270V和-270V疊加后,輸出為0。
如此便實現了對共模信號的抑制。
對差模信號的增益為1,可以這樣理解,假設第2腳(-IN)接地,第3腳(+IN)接10V信號。此時AD629電路等效為同相放大電路,那么:
芯片內部運放的同相輸入端電壓為10V*1/20 = 0.5V。
0.5V的信號會倍放大1+380/20=20倍,最后輸出為10V。
所以差模增益為1。
AD8479的內部電阻
有了上面AD629的分析,就知道AD8479內部的電阻如何確定了,原理是類似的。AD629第3腳(+IN)-->380kΩ-->運放同相輸入端-->20kΩ-->第5腳(REF+),在同相輸入端看來,是衰減了20倍。AD8479則是衰減了60倍,因此,
第5腳(REF+)的電阻阻值為1MΩ/59。
第6腳(OUTPUT)的電阻阻值為1MΩ。
第1腳(REF-)的電阻應為1MΩ/58,這樣在同相放大電路里,增益為60。
最后,這些內部阻值的絕對容差是很差的,最差可以到20%,也就是說1MΩ的電阻可能是1.2MΩ或800kΩ。但相對容差即電阻的匹配度可以很高,從而保證AD8479A的CMRR在最差情況下為80dB。
原文標題:差動放大器那些事兒
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