高穩(wěn)定性隔離誤差放大器 ADuM3190S：航天級應用的理想之選

在電子工程領域，對于高性能、高穩(wěn)定性的隔離誤差放大器的需求一直存在，尤其是在航天等對可靠性要求極高的領域。Analog Devices 公司的 ADuM3190S 高穩(wěn)定性隔離誤差放大器，便是滿足這一需求的優(yōu)秀產(chǎn)品。下面，我們就來深入了解這款產(chǎn)品的各方面特性。

文件下載：ADuM3190S.pdf

1. 規(guī)格概述

1.1 適用范圍

ADuM3190S 的規(guī)格文檔詳細說明了其作為航天級合格產(chǎn)品的要求，它基于 Analog Devices 公司經(jīng) QML 認證的生產(chǎn)線制造，遵循 MIL - PRF - 38535 Level V 標準，但有部分內(nèi)容在此文檔中進行了修改。同時，標準航天級產(chǎn)品計劃手冊中的制造流程也是本規(guī)格的一部分，相關信息可在 http://www.analog.com/aeroinfo 查看。

1.2 產(chǎn)品型號

本規(guī)格對應的具體型號為 ADUM3190P703F，這是一款經(jīng)過 30krad 輻射測試的高穩(wěn)定性隔離誤差放大器。

1.3 封裝外形

其封裝外形符合 MIL - STD - 1835 標準，采用 16 引腳底部釬焊扁平封裝（CDFP4 - F16），引腳采用熱浸焊工藝處理。

2. 電氣特性

2.1 絕對最大額定值

這部分規(guī)定了器件所能承受的最大應力，如電源電壓（VDD1、VDD2）最大為 24V，內(nèi)部電源電壓（VREG1、VREG2）最大為 3.6V 等。超過這些額定值可能會對器件造成永久性損壞，而且長時間處于絕對最大額定值條件下會影響器件的可靠性。

2.2 推薦工作條件

推薦的電源電壓（VDD1、VDD2）范圍為 3.0V 至 20.0V，環(huán)境工作溫度范圍是 - 55°C 至 + 125°C，最大輸入信號上升和下降時間為 1ms。在這些條件下使用，能確保器件發(fā)揮最佳性能。

2.3 標稱工作性能特性

輸入電容（C?）為 4pF，特定條件下 EAOUT 阻抗為高阻態(tài)等。這些特性為工程師在設計電路時提供了重要的參數(shù)依據(jù)。

2.4 輻射特性

該器件的最大總劑量（劑量率為 50 - 300rads(Si)/s）可達 30krads(Si)，這使得它能夠在輻射環(huán)境下穩(wěn)定工作，滿足航天等特殊領域的需求。

3. 電氣性能參數(shù)

文檔中詳細列出了電氣性能參數(shù)表，涵蓋了精度（Error）、運算放大器特性（如失調(diào)誤差、開環(huán)增益等）、參考輸出特性、輸出特性（輸出增益、輸出失調(diào)電壓等）、電源特性（電源抑制比、電源電流等）以及絕緣和安全相關規(guī)格等。這些參數(shù)對于工程師評估器件性能、進行電路設計和調(diào)試至關重要。大家在實際應用中，一定要根據(jù)具體需求仔細對比和分析這些參數(shù)哦。

4. 測試與應用

4.1 測試要求

文檔明確了電氣測試要求，包括臨時電氣參數(shù)、最終電氣參數(shù)、各測試組的端點電氣參數(shù)等，以及壽命測試/老化測試的 delta 限制。這些測試要求確保了產(chǎn)品的質(zhì)量和性能符合標準。

4.2 應用電路及原理

• 工作原理：在 ADuM3190 的測試電路中，外部電源電壓為 3V 至 20V 提供給 VDD1 和 VDD2 引腳，內(nèi)部穩(wěn)壓器提供 3.0V 為內(nèi)部電路供電。一個內(nèi)部精密 1.225V 參考源為隔離誤差放大器提供 ±1%的精度參考。UVLO 電路監(jiān)測電源電壓，在滿足閾值條件時控制內(nèi)部電路的開啟和關閉。
• 精度電路操作：右側運算放大器從 - IN 引腳到 COMP 引腳具有 10MHz 的單位增益帶寬，但線性隔離器會引入約 400kHz 的極點，可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。通過添加由 2.2nF 電容和 680Ω 電阻組成的積分器配置，可使系統(tǒng)在約 100kHz 處穿越 0dB，相位裕度約為 60°，從而保證系統(tǒng)穩(wěn)定。不過要注意，這個電路僅用于精度測試，實際應用中因隔離屏障上的 680Ω 電阻會產(chǎn)生泄漏電流，所以不適用。
• 隔離放大器電路操作：輸入側放大器設置為單位增益緩沖器，EAOUT 輸出跟隨 + IN 輸入，EAOUT2 輸出跟隨 EAOUT 輸出，且電壓增益為 2.6。該電路具有開漏輸出，需通過電阻上拉至 3V 至 20V 電源，以提供最大 1mA 的輸出電流。同時，EAOUT2 電路內(nèi)部有二極管鉗位，可保護內(nèi)部電路免受高于 5V 電壓的影響。此外，EAOUT 電路可添加可選的外部 RC 低通濾波器，以降低內(nèi)部電壓到 PWM 轉換器的 3MHz 輸出噪聲。
• 直流正確性和磁場抗擾性：隔離器輸入的邏輯轉換會通過變壓器發(fā)送窄脈沖到解碼器，解碼器根據(jù)脈沖設置或復位狀態(tài)。在無邏輯轉換時，會發(fā)送刷新脈沖確保輸出的直流正確性。若解碼器在約 3μs 內(nèi)未收到內(nèi)部脈沖，輸出將被強制為默認高阻態(tài)。ADuM3190 對外部磁場具有抗擾性，通過計算可得出不同磁場頻率下的最大允許磁場強度和對應電流大小。例如，在 1MHz 磁場頻率下，0.02kGauss 的磁場強度不會導致輸出錯誤轉換，而要影響器件工作，需將 0.7kA 電流放置在距離器件 5mm 處。

5. 其他信息

5.1 老化測試與輻射測試

制造商需對老化測試電路和輻射暴露電路進行文檔修訂級別控制，并應要求向相關方提供這些電路信息。輻射總劑量測試應按照 MIL - STD - 883 方法 1019 條件 A 進行。

5.2 MIL - PRF - 38535 QMLV 例外情況

晶圓制造在 MIL - PRF - 38535 QML Class Q 認證的工廠進行，該產(chǎn)品不適用 MIL - STD - 883 TM 5007 的晶圓批次驗收和 MIL - STD - 883 TM2018 的 SEM 檢查，且器件包含雙金屬線鍵合（鋁芯片焊盤上的金鍵合線）。

5.3 封裝尺寸與訂購指南

文檔提供了 16 引腳底部釬焊扁平封裝的尺寸圖，以及訂購信息，包括型號、溫度范圍、封裝描述和封裝選項等。

5.4 修訂歷史

詳細記錄了產(chǎn)品規(guī)格文檔的修訂歷史，包括每次修訂的日期和內(nèi)容，方便工程師了解產(chǎn)品的發(fā)展和變化。

總的來說，ADuM3190S 高穩(wěn)定性隔離誤差放大器憑借其優(yōu)秀的電氣性能、良好的輻射特性和完善的測試與應用支持，在航天等對可靠性和性能要求極高的領域具有廣闊的應用前景。電子工程師在進行相關設計時，可以根據(jù)這些詳細的規(guī)格信息，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，為項目的成功實施提供有力保障。大家在使用過程中有任何疑問或者獨特的應用經(jīng)驗，歡迎在評論區(qū)分享交流哦！