深入剖析AD8276/AD8277：低功耗、寬電源范圍的卓越差分放大器

作為電子工程師，在設(shè)計電路時，我們常常需要在性能和功耗之間找到平衡。今天要給大家介紹的Analog Devices公司的AD8276/AD8277差分放大器，就是一款在這方面表現(xiàn)出色的產(chǎn)品。

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產(chǎn)品概述

AD8276/AD8277是通用型單位增益差分放大器，專為對功率要求苛刻的應(yīng)用中的精密信號調(diào)理而設(shè)計，這些應(yīng)用既需要高性能又需要低功耗。它們在放大超出電源軌的信號時，能提供出色的86dB共模抑制比（CMRR）和高帶寬。片上電阻經(jīng)過激光微調(diào)，增益漂移低至1ppm/°C，且具有高CMRR，同時在不同溫度下的增益漂移極低。

產(chǎn)品特性

電氣特性

• 輸入范圍廣：輸入范圍可超出電源，這使得它在處理各種信號時更加靈活。
• 輸入過壓保護：堅固的輸入過壓保護功能，增強了產(chǎn)品的可靠性。
• 低功耗：每通道最大電源電流僅為200μA，在 (V_{s}=2.7 ~V) 時功耗低至0.54mW，非常適合電池供電的便攜式設(shè)備。
• 高帶寬：帶寬達到550kHz，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。
• 高CMRR：在直流至10kHz范圍內(nèi)，CMRR最低為86dB，有效抑制共模信號。
• 低系統(tǒng)失調(diào)電壓和增益漂移：B級產(chǎn)品的系統(tǒng)失調(diào)電壓最大為±2μV/°C，增益漂移最大為1ppm/°C，確保了信號處理的準確性。
• 高擺率：擺率為1.1V/μs，能夠快速響應(yīng)信號變化。
• 寬電源范圍：可采用單電源（2.0V至36V）或雙電源（±2V至±18V）供電，適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。

封裝與溫度特性

AD8276提供節(jié)省空間的8引腳mini小外形封裝（MSOP）、標準小外形（SOIC）封裝以及裸片形式，AD8277則采用14引腳SOIC封裝。兩款產(chǎn)品均在 -40°C至 +85°C的工業(yè)溫度范圍內(nèi)保證性能，并且完全符合RoHS標準。

工作原理

直流性能

AD8276/AD8277的直流性能很大程度上取決于周圍電阻的精度。通過對典型差分放大器電路進行疊加分析，輸出電壓公式為： [V{OUT }=V{IN+}left(frac{R 2}{R 1+R 2}right)left(1+frac{R 4}{R 3}right)-V{IN-}left(frac{R 4}{R 3}right)] 當電阻比值 (frac{R 2}{R I}=frac{R 4}{R 3}) 緊密匹配時，公式可簡化為： [V{OUT }=frac{R 4}{R 3}left(V{IN+}-V{IN-}right)] AD8276/AD8277的片上電阻經(jīng)過激光微調(diào)，能夠精確匹配，從而提供優(yōu)于分立解決方案的性能，實現(xiàn)更高的CMRR、增益精度和更低的增益漂移。

交流性能

由于集成電路中的元件尺寸和走線長度比印刷電路板小得多，因此相應(yīng)的寄生元件也更小，這使得AD8276/AD8277的交流性能得到提升。例如，其運算放大器的正負輸入端子未直接引出，通過電阻內(nèi)部連接，降低了電容，提高了環(huán)路穩(wěn)定性和高頻下的CMRR。

應(yīng)用電路設(shè)計

驅(qū)動注意事項

在驅(qū)動AD8276/AD8277時，必須使用低阻抗源，例如另一個放大器。即使源電阻只有幾千歐姆，也會使電阻比值失衡，從而顯著降低增益精度和CMRR。不過，由于所有配置的輸入電阻都有幾千歐姆，因此不需要高電流驅(qū)動源，易于驅(qū)動。

輸入電壓范圍

AD8276/AD8277能夠測量超出電源軌的輸入電壓。內(nèi)部電阻在電壓到達內(nèi)部運算放大器之前進行分壓，為運算放大器輸入提供保護。輸入電壓范圍為 -2((V{S}) + 0.1) 至 +2((V{S}) - 1.5)，同時輸入集成了ESD二極管，提供過壓保護。

電源配置

該產(chǎn)品可在2V至36V的單電源或±2V至±18V的雙電源下工作。為確保最佳性能，用戶需要通過適當?shù)脑O(shè)置條件確保內(nèi)部運算放大器正確偏置。運算放大器的內(nèi)部輸入端子與正電源軌之間至少需要1.5V的電壓裕量，即： [frac{R 1}{R 1+R 2} × V{R E F}<+V{S}-1.5 V] 同時，建議使用穩(wěn)定的直流電壓供電，并在每個電源引腳和地之間放置0.1μF的旁路電容和10μF的鉭電容。

典型應(yīng)用電路

• 差分輸出：可將AD8226儀表放大器的單端輸出轉(zhuǎn)換為差分信號，內(nèi)部匹配電阻可提高增益精度，并準確設(shè)置和跟蹤共模電壓。
• 電流源：AD8276可作為電壓 - 電流轉(zhuǎn)換器或精密恒流源的一部分。內(nèi)部電阻緊密匹配，可減少誤差和溫度漂移，建議使用精密外部電阻以保持性能。
• 電壓和電流監(jiān)測：可用于電力線計量、保護、電機控制和電池監(jiān)測等應(yīng)用，能夠監(jiān)測電壓和電流，并在信號超出臨界水平時觸發(fā)相應(yīng)事件。
• 儀表放大器：與ADI公司的低功耗放大器結(jié)合使用，可構(gòu)建低功耗、低成本的儀表放大器，提供高阻抗輸入和高CMRR。
• RTD測量：在遠程3線RTD系統(tǒng)中，可有效測量由導線電阻引起的誤差，實現(xiàn)準確測量和穩(wěn)定性能。

總結(jié)

AD8276/AD8277差分放大器憑借其低功耗、寬電源范圍、高帶寬和高CMRR等特性，為電子工程師在設(shè)計電路時提供了一個優(yōu)秀的選擇。無論是在便攜式設(shè)備、測試測量儀器還是工業(yè)控制等領(lǐng)域，都能發(fā)揮出其卓越的性能。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理配置電路，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎一起交流探討。