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AD8205内部电路结构及其工作原理

作者:贾君鹏时间:2009-08-13

AD8205的内部电路由A1和A2两个集成运放和一个电阻网络,以及一个小参考电压源和偏置电路构成,其电路结构如图1所示。

A1的前置衰减由电阻RA、RB、RC组成,可将共模电压衰减到合适的输入电压范围内。两组衰减器构成桥式网络,衰减率为1/16.7。输入信号经过衰减以后,使得输入信号的幅值保持在供电电源电压范围以内,当输入电压超过供电电源电压或低于公共地端的电压时,内部参考电压起作用,使得放大器在输入负共模电压信号时仍然可以正常工作。当电桥平衡时,共模电压信号产生的差分输入信号为0V。当然,输入网络同时也衰减了输入差分电压信号,放大器A1将衰减后的信号放大26倍,其输入和输出都采用差分形式以获得最大的交流共模抑制比。另外电阻RA、RB、RC、RD和RF通过激光校准后的电阻匹配率优于0.01%,这种高精度校准使得器件能够获得超过80dB的共模抑制比。

放大器A2将A1输出的差分信号转换成单端信号,并放大32.15倍。参考输入端VREF1和VREF2都经过电阻RREF连接到A2的同相输入端,使得输出可以任意调整到所需要的输出电压范围内。当两个参考输入端并联使用时,参考电压从输入到输出的增益为1V/V;当单独使用任何一个参考输入端时,其增益为0.5V/V。AD8205的总增益由衰减电路的衰减率1/16.7、A1的放大倍数26和A2的放大倍数32.15构成。AD8205具有300μA的吸收下拉电流能力,采用A类PNP管接上拉电阻输出。

输出方式设置

单极性输出
此方式一般用来测量流过采样电阻上的单方向变化的电流。有两种基本模式:以地为参考和以V+为参考的输出模式。在单极性工作模式下,当差分输入为0时,输出可以偏置到负向(接近地)或正向峰值(V+)。当差分电压加到输入端时,输出将反向移动到峰值。这时满幅输出所对应的输入差分电压幅值接近100mV,它的极性由输出电压的静态设置所决定。当偏置到正向峰值时,输入差分电压应该为负,输出由正向峰值下降;反之,若静态偏置到地,则输入差分电压应该为正,输出由0上升。

 

 

(a)以地为参考 (b)以V+为参考
           图2 单极性输出连接方式
 


     (a)外部参考电压输出       (b)分离参考电压输出
          图3 双极性输出连接方式
 


     (a)高侧电流传感器和低侧开关方式 (b)高侧电流传感器和高侧开关方式 


 
               图4 电路配置方式


以地为参考的输出连接方式如图2(a)所示。它的两个参考输入端都接到地上,当输入的差分电压为0时,其输出被偏置到反相峰值(约0.05V)。

以V+为参考的输出连接方式如图2(b)所示。它的两个参考输入端都连接到正电源上,当输入的差分电压为0时,其输出被偏置到正相峰值(约4.8V)。

双极性输出
双极性输出时AD8205可以测量流过采样电阻上的双向电流,这时,输出可以偏置到输出范围内的任意位置。当被检测的正反两个方向上的电流为等幅时,其输出必须偏置到满量程输出的中间位置。当双向电流幅值不对称时,输出偏置可以对应地偏离半量程位置。它的两个参考输入VREF1和VREF2分别连接一个内部电阻RREF后接到同一个内部偏置节点,这两个参考输入端的操作方式完全相同。在两个参考电压输入端接入对应的电压,即可完成对输出的偏置。在双极性输出方式下,一般有以下两种连接方式。

1)当输入双向电流幅值相同时,将两个参考电压输入端都连接到一个外部参考电压源的输出端,如图3(a)所示连接。当输入电压相对于-IN为负,输出电压将从参考电压下降。反之,当输入电压相对于-IN为正,输出电压将从参考电压上升。

2)将两个参考电压输入端的其中一个接到电源电压V+端,另一个参考电压输入端接地,如图3(b)所示连接。当输入差分电压为0时,输出电压被偏置到AD8205的供电电源电压的中间位置。这种接法的好处在于测量双向电流时不需要外接参考源,输出将按比率地自动跟随供电电源电压的变化而产生半幅偏置。也就是说,不管电源电压是升还是降,输出偏置点将一直保持在电源电压的中间位置。例如,电源电压为5V时,输出偏置到2.5V;而当电源电压上升10%时,输出将偏置到2.75V。

 



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