軌分離正在創(chuàng)建一個人工虛擬接地作為參考電壓。它用于設(shè)置信號以匹配運(yùn)算放大器的“最佳點(diǎn)”。 運(yùn)算放大器在該最佳點(diǎn)具有最線性和無失真的質(zhì)量。通常，最佳點(diǎn)出現(xiàn)在單個電源軌和接地之間的中心附近。在信號較多的情況下，虛擬接地可以在多路復(fù)用或切換信號時控制通道直流誤差。

“鐵路分裂器”是美國總統(tǒng)亞伯拉罕·林肯的綽號。這個名字來自他卑微的背景——年輕時，他劈開木材做柵欄欄桿。就像我們大多數(shù)人已經(jīng)接近木材工作一樣，就是玩林肯原木?玩具。那些是棕色的圓形缺口小木片，我們用來建造小木屋風(fēng)格的建筑。因為林肯先生出生在一個小木屋里，所以原木也以他的名字命名。他也是唯一一位擁有美國專利（#6469）的美國總統(tǒng)。

雖然有趣，但這不是我們正在討論的那種鐵路分割。在電子電路中，電源軌是所有組件的公共電源和接地連接。許多元件，如放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），要求信號偏置，以便將其集中在電源軌中間。這是一個虛擬的地面點(diǎn)，也被昵稱為“鐵路分離器”。在早期的電子電路中，有正電源和負(fù)電源，因此信號偏置很容易——我們只是使用接地作為參考。典型的現(xiàn)代電路僅使用一個電源。例如，如果我們只有一個+5V電源軌和地，我們可能需要一個2.5V的中心偏置點(diǎn)（虛擬地）。如果我們只需要一個不精確的偏置點(diǎn)，兩個5%的電阻就可以了，如圖1a所示。如果偏置點(diǎn)很關(guān)鍵，圖1b顯示，電阻可以更換，并與MAX5490/MAX5491/MAX5492精密電阻分壓器中的任何一個一起使用，在0ppm/°C溫度系數(shù)下獲得035.1%的精度。

圖1.設(shè)置中頻偏置點(diǎn)。

在圖2所示的應(yīng)用中，我們希望匹配通道之間的直流電壓，以最大限度地縮短開關(guān)點(diǎn)后的建立時間。對于此應(yīng)用，我們需要多個匹配偏置點(diǎn)。

圖2.多精度匹配偏置電源。

如果MAX5490/MAX5491/MAX5492不需要0.035%的精度，建議使用圖3所示電路。在該電路中，只需要1%的精度，但所有偏置點(diǎn)都相同仍然很重要。

圖3.集成的虛擬地軌分離器。

MAX5437/MAX5439為128級數(shù)字電位器，內(nèi)置非專用運(yùn)算放大器，如圖4所示。如果我們忽略三個SPI?串行端口引腳接地，MAX5437/MAX5439將在中間電平上電，容差±1%。MAX5437具有50kΩ端到端電阻，而MAX5439端到端電阻為100kΩ。它們均采用 14 引腳 TSSOP 封裝。

圖4.MAX5437和MAX5439數(shù)字電位器。

MAX5437和MAX5439各自構(gòu)成一個非常通用的虛擬接地。如果我們有一個已知的不對稱信號波形，我們可以改變電位器位置，然后直流偏置電壓可以是128個不同電平中的任何一個。如果我們希望電壓階躍更小（更精確），我們可以在電位器的頂部和底部添加電阻器，將 128 步移至更小的范圍內(nèi)。另一種選擇是使用基準(zhǔn)電壓源來設(shè)置電位器端電壓。

由于MAX5437/MAX5439運(yùn)算放大器是非專用的，我們可以選擇調(diào)整增益和失調(diào)、提供反轉(zhuǎn)，甚至構(gòu)建濾波器。MAX5437/MAX5439可采用±15V供電。此外，這些運(yùn)算放大器具有關(guān)斷功能引腳，這意味著輸出可用于將多個器件多路復(fù)用在一起。在ADC要求在信號中添加抖動信號的系統(tǒng)中，我們也可以添加抖動信號。通過將抖動信號注入圖3（降噪電容接地的位置），我們自動將抖動施加到所有多路復(fù)用器輸入。由于MAX5437/MAX5439開關(guān)無毛刺，電位器可以在抽頭之間隨意移動。最重要的是，溫度系數(shù)的比例系數(shù)僅為5ppm/°C。

我們的鐵路分流器用途廣泛，林肯先生也是如此，但在過去的 160 年里，時代發(fā)生了變化。今天，林肯先生會對我們這個快速的世界感到驚訝。我們可以通過互聯(lián)網(wǎng)和電話、快餐、速溶咖啡、快車、冬天的水果（從南半球飛來）為所有年齡段的人提供快速通信，有時微波爐甚至似乎需要太長時間。奇怪的是，林肯先生的專利申請后僅用了73天就被授予，而今天的專利處理需要數(shù)年時間。他的專利是三頁;今天很難找到不到十頁的專利，有些甚至長達(dá)數(shù)百頁。速度、進(jìn)步和備受吹捧的無紙化辦公室就這么多！然而，在我們不斷變化的電子虛擬環(huán)境中，軌道分割器是一種漸進(jìn)式工具，設(shè)計工程師可以使用它來進(jìn)一步改善我們在這個快速世界中的生活方式。

審核編輯：郭婷