AD8420 中文手册.pdf

Rev.0 Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable.However,no responsibility is assumed by Analog Devices for its use,nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use.Specifcations subject to change without notice.No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices.Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.One Technology Way,P.O.Box 9106,Norwood,MA 02062-9106,U.S.A.Tel:[phone] Fax:[phone] Analog Devices,IncAll rights reserved.ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供的最新英文版数据手册。引脚配置NC1+IN2IN3VS4VOUT8FB7REF6+VS5AD8420TOP VIEW(Not to Scale)+09945-001 图1.表1.仪表放大器分类1 通用零漂移军用级低功耗 数字增益AD8221,AD8222 AD8231 AD620 AD8420 AD8250 AD8220,AD8224 AD8290 AD621 AD8235,AD8236 AD8251 AD8226,AD8227 AD8293 AD524 AD627 AD8253 AD8228 AD8553 AD526 AD8226,AD8227 AD8231 AD8295,AD8224 AD8556 AD624 AD623 AD8557 AD8223 1 欲了解最新的仪表放大器，请访问。AD8420宽电源电压范围、微功耗、轨到轨仪表放大器产品特性电源电流：80 A(最大值)CMRR：100 dB(最小值)驱动高容性负载：700 pF 轨到轨输出 输入电压范围可低至地电压以下 通过2个外部电阻设置增益 可在任何增益下实现低增益漂移 极宽电源电压范围：单电源供电：2.7 V至36 V 双电源供电：2.7 V至18 V 带宽(G=100)：2.5 kHz 输入电压噪声：55 nV/Hz 高直流精度 失调电压：125 V(最大值)失调漂移：1 V/C(最大值)差分输入电压：1 V(最大值)8引脚MSOP封装应用桥式放大器 压力测量 医疗仪器 便携式数据采集 多通道系统概述AD8420是一款低成本、微功耗、宽电源电压范围仪表放大器，采用轨到轨输出和新颖的架构，可以实现极为灵活的设计。它针对存在大共模信号的情况下放大小差分电压进行了优化。AD8420基于间接电流反馈架构，输入共模范围非常出色。与传统仪表放大器不同，它可轻松放大等于或略低于地电平的信号而不需要双电源供电。AD8420具有轨到轨输出，且输出电压摆幅完全与输入共模电压无关。单电源供电、微功耗和轨到轨输出摆幅使AD8420非常适合电池供电应用。采用低电源电压工作时，轨到轨输出级可以使动态范围达到最大。双电源供电(15 V)和低功耗使AD8420适合医疗或工业仪器仪表中的各种应用。AD8420采用8引脚MSOP封装，保证性能的额定温度范围为40C至+85C，而器件工作温度范围为40C至+125C。Rev.0|Page 2 of 28 目录AD8420产品特性.1应用.1引脚配置.1概述.1修订历史.2规格.3绝对最大额定值.7 热阻.7 ESD警告.7引脚配置和功能描述.8典型工作特性.9工作原理.19 架构.19 设置增益.19 增益精度.20 输入电压范围.20 输入保护.20 布局.21 驱动基准引脚.21 输入偏置电流回路.22 射频干扰(RFI).22 输出缓冲.23应用信息.24 AD8420在心电图(ECG)中的应用.24 经典桥接电路.25 4 mA至20 mA单电源接收机.25外形尺寸.26 订购指南.26修订历史 2012年3月修订版0：初始版 Rev.0|Page 3 of 28 技术规格除非另有说明，+VS=+5 V，VS=0 V，VREF=0 V，V+IN=0 V，VIN=0 V，TA=25C，G=1至1000，RL=20 k，所有规格均折合到输入端。除非另有说明，表2中的所有极限值在VS=3 V至VS=5 V范围内有效。表2.参数测试条件/注释最小值典型值 最大值 单位共模抑制比(CMRR)VCM=0 V至2.7 V DC至60 Hz时的CMRR 100 dB 1 kHz时的CMRR 100 dB 噪声 电压噪声 谱密度f=1 kHz,VDIFF 100 mV 55 nV/Hz 峰峰值f=0.1 Hz至10 Hz,VDIFF 100 mV 1.5 V p-p 电流噪声 谱密度f=1 kHz 80 fA/Hz 峰峰值f=0.1 Hz至10 Hz 3 pA p-p 失调电压 失调 VS=3 V至VS=5 V 125 V V S=5 V 150 V 平均温度系数TA=40C至+85C 1 V/C 折合到输入端的失调与电源的关系(PSR)VS=2.7 V至5 V 86 dB 输入对REF和FB对以及+IN和IN有效 输入偏置电流1TA=+25C 20 27 nA T A=+85C 24 nA T A=40C 30 nA 平均温度系数TA=40C至+85C 30 pA/C 输入失调电流 TA=+25C 1 nA T A=+85C 1 nA T A=40C 1 nA 平均温度系数TA=40C至+85C 0.5 pA/C 输入阻抗 差分 130|2 M|pF 共模 1000|2 M|pF 差分输入工作电压TA=40C至+85C 1 +1 V 输入工作电压(+IN、IN、REF或FB)TA=+25C VS 0.15 +VS 2.2 V TA=+85C VS 0.05 +VS 1.8 V T A=40C VS 0.2 +VS 2.7 V 动态响应 小信号-3 dB带宽 G=1 250 kHz G=10 25 kHz G=100 2.5 kHz G=1000 0.25 kHz 0.01%建立时间VS=5 V G=1 1 V至+1 V 输出步进 3 s G=10 4.5 V至+4.5 V 输出步进 130 s G=100 4.5 V至+4.5 V 输出步进 1 ms 压摆率 1 V/s AD8420 Rev.0|Page 4 of 28 增益2 G=1+(R2/R1)增益范围 1 1000 V/V 增益误差 G=1 VOUT=0.1 V至1.1 V,VREF=0.1 V 0.02%G=10至1000 VOUT=0.2 V至4.8 V 0.05 0.1%增益与温度的关系TA=40C至+85C 10 ppm/C 输出 输出摆幅VS=5 V,RL=10 k接中间电源电压 V S=5 V,RL=20 k接地 T A=+25C VS+0.1 +VS 0.15 V T A=+85C VS+0.1 +VS 0.2 V T A=40C VS+0.1 +VS 0.15 V 短路电流 10 mA 电源 工作范围单电源供电3 2.7 36 V 静态电流VS=5 V T A=+25C 55 70 80 A T A=+85C 95 A T A=40C 65 A 温度范围 额定温度 40 +85 C 工作温度4 40 +125 C 1 输入级用PNP晶体管；因此，输入偏置电流总是从器件中流出。2 G 1时，除上述规格外还应考虑外部电阻R1和外部电阻R2产生的误差，包括FB引脚偏置电流产生的误差。3 最低电源电压是针对V+IN、VIN和VREF=0 V而言。4 关于85C至125C范围内的工作特性，请参见典型工作特性部分。AD8420参数测试条件/注释最小值典型值 最大值 单位 Rev.0|Page 5 of 28 除非另有说明，+VS=+15 VVS=15 V，VREF=0 V，TA=25C，G=1至1000，RL=20 k，所有规格均折合到输入端。表3.参数测试条件/注释最小值典型值最大值 单位 共模抑制比(CMRR)VCM=10 V至+10 V DC至60 Hz时的CMRR 100 dB 1 kHz时的CMRR 100 dB 噪声 电压噪声 谱密度f=1 kHz,VDIFF 100 mV 55 nV/Hz 峰峰值f=0.1 Hz至10 Hz,VDIFF 100 mV 1.5 V p-p 电流噪声 谱密度f=1 kHz 80 fA/Hz 峰峰值f=0.1 Hz至10 Hz 3 pA p-p 失调电压 失调VS=15 V1 250 V 平均温度系数TA=40C至+85C 1 V/C 折合到输入端的失调与电源的关系(PSR)VS=15 V 100 dB 输入对REF和FB对以及+IN和IN有效 输入偏置电流2 TA=+25C 20 27 nA T A=+85C 24 nA T A=40C 30 nA 平均温度系数TA=40C至+85C 30 pA/C 输入失调电流TA=+25C 1 nA T A=+85C 1 nA T A=40C 1 nA 平均温度系数TA=40C至+85C 0.5 pA/C 输入阻抗 差分 130|3 M|pF 共模 1000|3 M|pF 差分输入工作电压TA=40C至+85C 1 1 V 输入工作电压(+IN、IN、REF或FB)TA=+25C VS 0.15 +VS 2.2 V TA=+85C VS 0.05 +VS 1.8 V T A=40C VS 0.2 +VS 2.7 V 动态响应 小信号-3 dB带宽 G=1 250 kHz G=10 25 kHz G=100 2.5 kHz G=1000 0.25 kHz 0.01%建立时间 G=1 1 V至+1 V 输出步进 3 s G=10 5 V至+5 V 输出步进 130 s G=100 5 V至+5 V 输出步进 1 ms 压摆率 1 V/s 增益3G=1+(R2/R1)增益范围 1 1000 V/V 增益误差 G=1 VOUT=1 V 0.02%G=10至1000 VOUT=10 V 0.05 0.1%增益与温度的关系TA=40C至+85C 10 ppm/C AD8420 Rev.0|Page 6 of 28 输出 输出摆幅 RL=20 k接地TA=+25C VS+0.13 +VS 0.2 V TA=+85C VS+0.15 +VS 0.23 V TA=40C VS+0.11 +VS 0.16 V 短路电流 10 mA 电源 工作范围双电源供电4 2.7 18 V 静态电流VS=15 V T A=+25C 70 85 100 A T A=+85C 120 A T A=40C 90 A 温度范围 额定温度 40 +85 C 工作温度5 04 +125 C 1 关于失调电压与电源的关系，请参见典型工作特性部分。2 输入级用PNP晶体管；因此，输入偏置电流总是从器件中流出。3 G 1时，除上述规格外还应考虑外部电阻R1和外部电阻R2产生的误差，包括FB引脚偏置电流产生的误差。4 最低电源电压是针对V+IN、VIN和VREF=0 V而言。V+IN、VIN和VREF=VS时，最低电源电压为1.35 V。5 关于85C至125C范围内的工作特性，请参见典型工作特性部分。AD8420参数测试条件/注释最小值典型值 最大值 单位 Rev.0|Page 7 of 28 绝对最大额定值表4.参数额定值电源电压 18 V 输出短路电流不定在IN或+IN的最大电压VS+40 V 在IN或+IN的最小电压VS 0.5 V 在REF或FB的最大电压+VS+0.5 V 在REF或FB的最小电压 VS 0.5 V 存储温度范围 65C至+150C ESD 人体模型2.5 kV 充电器件模型1.5 kV 机器放电模型0.1 kV 热阻JA是针对暴露于空气中的器件而言。表5.封装 JA 单位8引脚 MSOP，4层JEDEC板135 C/W ESD警告 AD8420注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损坏。这只是额定最值，并不能以这些条件或者在任何其它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，推断器件能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器件的可靠性。ESD(静电放电)敏感器件。带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。Rev.0|Page 8 of 28 引脚配置和功能描述 NC1+IN2IN3VS4VOUT8FB7REF6+VS5AD8420TOP VIEW(Not to Scale)+09945-002 图2.引脚配置 表6.引脚功能描述引脚编号 引脚名称 描述1 NC 此引脚不在内部连接。为获得最佳的CMRR与频率之间的关系及泄露性能，应将此引脚连接到负电源。2+IN 正输入。3 IN 负输入。4 VS 负电源。5+VS 正电源。6 REF 基准输入。7 FB 反馈输入。8 VOUT 输出。AD8420 Rev.0|Page 9 of 28 典型工作特性除非另有说明，T=25C，+VS=5 V，RL=20 k。700600500400300200100015010050050100150NUMBER OF HITSVOS(V)MEAN:34.8195SD:31.340609945-003 图3.输入失调电压的典型分布图 7006005004003002001000252423222120NUMBER OF HITSPOSITIVE BIAS CURRENT(nA)MEAN:22.6643SD:0.605809945-004 图4.输入偏置电流的典型分布图 1200100080060040020000.90.60.300.30.60.9NUMBER OF HITSOFFSET CURRENT(nA)MEAN:0.000646761SD:0.11155109945-005 图5.输入失调电流的典型分布图 70060050040030020010001086420NUMBER OF HITSCMRR,15V(V/V)09945-008MEAN:4.63764SD:1.09498 图6.CMRR的典型分布图 NUMBER OF HITSgm2 POSITIVE BIAS CURRENT(nA)09945-0067006005004003002001000252423222120MEAN:22.706SD:0.615728 图7.REF、FB偏置电流的典型分布图 1200100080060040020000.90.60.300.30.60.9NUMBER OF HITSgm2 OFFSET CURRENT(nA)09945-007MEAN:0.00144205SD:0.112088 图8.REF、FB失调电流的典型分布图 AD8420 Rev.0|Page 10 of 28 3.02.52.01.51.00.500.50.40.30.20.100.150510152025303540OUTPUT VOLTAGE(V)INPUT CURRENT(mA)INPUT VOLTAGE(V)VS=+5VG=1VOUTIIN09945-309 图9.输入过压性能，G=1 32101230.60.40.200.20.40.620151050510152025OUTPUT VOLTAGE(V)INPUT CURRENT(mA)INPUT VOLTAGE(V)VS=15VG=1VOUTIIN09945-310 图10.输入过压性能，G=1，VS=15 V 65432100.50.40.30.20.100.150510152025303540OUTPUT VOLTAGE(V)INPUT CURRENT(mA)INPUT VOLTAGE(V)VS=5VG=100VOUTIIN09945-311 图11.输入过压性能，G=100 151050510150.60.40.200.20.40.620151050510152025OUTPUT VOLTAGE(V)INPUT CURRENT(mA)INPUT VOLTAGE(V)VS=15VG=100VOUTIIN09945-312 图12.输入过压性能，G=100，VS=15 V 15105051020151.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.200.20.40.60.8101.2INPUT COMMON-MODE VOLTAGE(V)OUTPUT VOLTAGE(V)0.0V,+12.8V0.0V,15.1V1.0V,+12.3V1.0V,14.6V+1.0V,14.6V+1.0V,+12.3V09945-313 图13.输入共模电压与输出电压的关系，G=1，VS=15 V3.02.52.01.51.00.50.500.200.20.40.60.81.01.2INPUT COMMON-MODE VOLTAGE(V)OUTPUT VOLTAGE(V)+4mV,+2.8V+4mV,0.1V+1.0V,+0.4V+1.0V,+2.3V09945-314 图14.输入共模电压与输出电压的关系，G=1，VS=5 V AD8420 Rev.0|Page 11 of 28 3.53.02.52.01.51.00.500.51.48.20.32.34.26.26.18.10.22.2INPUT COMMON-MODE VOLTAGE(V)OUTPUT VOLTAGE(V)VREF=2.5VRL=10k TO MIDSUPPLY+2.5V,0.1V+3.03V,+0.16V+3.03V,+2.46V+2.5V,+2.8V+1.5V,+0.4V+1.5V,+2.3V09945-315 图15.输入共模电压与输出电压的关系，G=1，VS=5 V，VREF=2.5 V060.50.40.30.20.100.10.20.10.70.60.50.40.30.20.10INPUT COMMON-MODE VOLTAGE(V)OUTPUT VOLTAGE(V)+4mV,+0.5V+4mV,0.1V+0.6V,+0.2V09945-316 图16.输入共模电压与输出电压的关系，G=1，VS=2.7 V 201510505101520202015105051015INPUT COMMON-MODE VOLTAGE(V)OUTPUT VOLTAGE(V)14.9V,+12.7V14.9V,15.0V0.0V,15.1V0.0V,+12.8V+14.8V,+12.7V+14.8V,15.0V09945-317 图17.输入共模电压与输出电压的关系，G=100，VS=15 V3.53.02.52.01.51.00.500.50.50.55.54.53.52.54.03.00.15.10.200.5INPUT COMMON-MODE VOLTAGE(V)OUTPUT VOLTAGE(V)+44mV,+2.8V+44mV,0.1V+4.8V,+2.78V+4.8V,80mV09945-318 图18.输入共模电压与输出电压的关系，G=100，VS=5 V3.53.02.52.01.51.00.500.50.50.55.54.53.52.54.03.00.15.10.200.5INPUT COMMON-MODE VOLTAGE(V)OUTPUT VOLTAGE(V)+86mV,+2.79V+86mV,90mV+2.5V,+2.8V+2.5V,0.1V+4.8V,+2.79V+4.8V,90mV09945-319 图19.输入共模电压与输出电压的关系，G=100，VS=5 V，VREF=2.5 V0.60.50.40.30.20.100.10.20.53.02.52.01.51.000.5INPUT COMMON-MODE VOLTAGE(V)OUTPUT VOLTAGE(V)+29mV,+0.5V+29mV,0.1V+2.53V,+0.49V+2.53V,90mV09945-320 图20.输入共模电压与输出电压的关系，G=100，VS=2.7 VAD8420 Rev.0|Page 12 of 28 4035302520151052.003.02.52.01.51.00.5INPUT BIAS CURRENT(nA)COMMON-MODE VOLTAGE(V)09945-019+2.7VIBIAS(+IN)IBIAS(IN)0.2V 图21.输入偏置电流与共模电压的关系 40040030020010001002003002.01.51.00.500.51.01.52.0INPUT BIAS CURRENT(nA)DIFFERENTIAL INPUT VOLTAGE(V)09945-020IBIAS(+IN)IBIAS(IN)SPECIFIEDPERFORMANCE RANGE 图22.输入偏置电流与差分输入电压的关系，VS=15 1000204060800.11101001k10k100kPSRR(dB)FREQUENCY(Hz)GAIN=1000BANDWIDTHLIMITGAIN=100GAIN=10GAIN=109945-500 图23.5 V电源上PSRR与频率的关系 1200204060801000.11101001k10k100kPOSITIVE PSRR(dB)FREQUENCY(Hz)GAIN=1000BANDWIDTHLIMITGAIN=100GAIN=10GAIN=109945-323VS=15V 图24.正PSRR与频率的关系，RTI，VS=15 V 1200204060801000.11101001k10k100kNEGATIVE PSRR(dB)FREQUENCY(Hz)GAIN=1000GAIN=100GAIN=10GAIN=109945-324BANDWIDTHLIMITVS=15V 图25.负PSRR与频率的关系，RTI，VS=15 V 7030201001020304050601101001k10k100k1MGAIN(dB)FREQUENCY(Hz)09945-023VS=15VGAIN=1000GAIN=100GAIN=10GAIN=1 图26.增益与频率的关系 AD8420 Rev.0|Page 13 of 28 7030201001020304050601101001k10k100k1MGAIN(dB)FREQUENCY(Hz)09945-024VS=2.7VGAIN=1000GAIN=100GAIN=10GAIN=1 图27.增益与频率的关系，2.7 V单电源供电 1401200204060801000.11101001k10k100kCMRR(dB)FREQUENCY(Hz)GAIN=1000GAIN=100GAIN=10GAIN=109945-327BANDWIDTHLIMITVS=15V 图28.CMRR与频率的关系，RTI，VS=15 V 1401200204060801000.11101001k10k100kCMRR(dB)FREQUENCY(Hz)GAIN=1000GAIN=100GAIN=10GAIN=109945-328VS=15V 图29.CMRR与频率的关系，RTI，1 k非均衡信号源，VS=15 V 120020406080100100.97.08.04.05.06.00.31.02.0CMRR(dB)DIFFERENTIAL INPUT VOLTAGE(V).0VS=15VVCM=10V09945-329 图30.CMRR与差分输入电压的关系 4025105203550658095110125SUPPLY CURRENT(A)TEMPERATURE(C)09945-0272030405060708090100110120VS=5V 图31.电源电流与温度的关系，VS=+5 V 300250200150100500505101520254012559011806550352055201BIAS CURRENT(nA)OFFSET CURRENT(pA)TEMPERATURE(C)OFFSET CURRENTIN BIAS CURRENT+IN BIAS CURRENT09945-331图32.输入偏置电流和输入失调电流与温度的关系 AD8420 Rev.0|Page 14 of 28 300200150100500501005101520254012559011055608352055201BIAS CURRENT(nA)OFFSET CURRENT(pA)TEMPERATURE(C)OFFSET CURRENTIN BIAS CURRENT+IN BIAS CURRENT09945-332图33.FB、REF偏置电流和FB、REF失调电流与温度的关系 10001000800600400200020040060080040800556025351025GAIN ERROR(V/V)TEMPERATURE(C)PART AVIN=1VVS=15VPART B09945-333REPRESENTATIVE DATANORMALIZED TO 25C 图34.增益误差与温度的关系，G=1，VIN=1 V，VS=15 V 10001000800600400200020040060080040800556025351025GAIN ERROR(V/V)TEMPERATURE(C)PART AVIN=0.1VVS=15VPART B09945-334REPRESENTATIVE DATANORMALIZED TO 25C 图35.增益误差与温度的关系，G=1，VIN=0.1 V，VS=15 V 40040030020010001002003004025105203550658095110125OFFSET VOLTAGE(V)TEMPERATURE(C)09945-031NORMALIZED TO 25C 图36.失调漂移 4025105203550658095110125CMRR(V/V)TEMPERATURE(C)09945-0324543210123PART A:0.024ppm/CPART B:0.038ppm/CREPRESENTATIVE DATANORMALIZED AT 25CVS=15V 图37.CMRR与温度的关系，G=1，VS=15 V+VSVS+0.3+0.2+0.10.30.20.12201216181864OUTPUT VOLTAGE SWING(V)REFERRED TO SUPPLY VOLTAGESSUPPLY VOLTAGE(VS)040C+25C+85C+125CRL=20k09945-035 图38.输出电压摆幅与电源电压的关系，RL=20 k AD8420 Rev.0|Page 15 of 28+VSVS+0.6+0.8+0.4+0.20.60.80.40.21k10k100k1MOUTPUT VOLTAGE SWING(V)REFERRED TO SUPPLY VOLTAGESLOAD RESISTANCE()09945-33840C+25C85C+125CVS=5VVREF=2.5V 图39.输出电压摆幅与负载阻抗的关系，VS=5 V+VSVS+0.6+0.8+0.4+0.20.60.80.40.20.11OUTPUT VOLTAGE SWING(V)REFERRED TO SUPPLY VOLTAGESOUTPUT CURRENT(mA)09945-50140C+25C+85C+125CVS=5VVREF=2.5V 图40.输出电压摆幅与负载阻抗的关系，VS=5 V 151050510151k10k100k1MOUTPUT VOLTAGE SWING(V)LOAD RESISTANCE()40C+25C+85C+125C09945-339 图41.输出电压摆幅与负载阻抗的关系，VS=15 V+VSVS0.20.40.60.8+0.8+0.6+0.4+0.20.11OUTPUT VOLTAGE SWING(V)REFERRED TO SUPPLY VOLTAGESOUTPUT CURRENT(mA)40C+25C+85C+125C09945-340 图42.输出电压摆幅与输出电流的关系，VS=15 1k2k100200.11101001k10k100kNOISE(nV/Hz)FREQUENCY(Hz)09945-042GAIN=100GAIN=10GAIN=1 图43.电压噪声谱密度与频率的关系，RTI 099450430.4V/DIV1s/DIV 图44.0.1 Hz至10 Hz RTI电压噪声，G=1 AD8420 Rev.0|Page 16 of 28 1k10010110100100k10k1kNOISE(fA/Hz)FREQUENCY(Hz)09945-348 图45.电流噪声谱密度与频率的关系 09945-1471.5pA/DIV1s/DIV 图46.0.1 Hz至10 Hz电流噪声 3003691215182124271101001k10k100k1MOUTPUT VOLTAGE(V p-p)FREQUENCY(Hz)09945-148VS=15V,G=15V/VVS=+5V,G=5V/V 图47.大信号频率响应 0.02%/DIV1V/DIV20s/DIVVS=5V1.78s TO 0.1%3.31s TO 0.01%09945-149 图48.大信号脉冲响应与建立时间的关系，G=10.02%/DIV4.5V/DIV200s/DIVVS=5V67s TO 0.1%138s TO 0.01%09945-150 图49.大信号脉冲响应与建立时间的关系，G=10 0.02%/DIV4.5V/DIV20ms/DIVVS=5V600ms TO 0.1%1.04ms TO 0.01%09945-151 图50.大信号脉冲响应与建立时间的关系，G=100 AD8420 Rev.0|Page 17 of 28 09945-05120mV/DIV4s/DIV 图51.小信号脉冲响应，G=1，RL=20 k，CL=100 pF 09945-05220mV/DIV20s/DIV 图52.小信号脉冲响应，G=10，RL=20 k，CL=100 pF 09945-05320mV/DIV200s/DIV 图53.小信号脉冲响应，G=100，RL=20 k，CL=100 pF 09945-05420mV/DIV2ms/DIV 图54.小信号脉冲响应，G=1000，RL=20 k，CL=100 pF 09945-05520mV/DIV5s/DIVNO LOAD220pF470pF780pF 图55.各种容性负载条件下的小信号响应，G=1，RL=403530025215105SUPPLY CURRENT(A)SUPPLY VOLTAGE(V)09945-0575090858075706560550 图56.电源电流与电源电压的关系 AD8420 Rev.0|Page 18 of 28 63021610242822384OFFSET VOLTAGE(V)SUPPLY VOLTAGE(V)09945-5022001801601401201008060402090TESTED WITH DUAL SUPPLIESCENTERED AT 0V 图57.失调电压与电源电压的关系 AD8420 Rev.0|Page 19 of 28 工作原理图58.原理示意图VOUT=G(V+IN VIN)+VREF 表7.各种增益的推荐电阻，1%电阻R1(k)R2(k)Gain 无短路1.00 49.9 49.9 2.00 20 80.6 5.03 10 90.9 10.09 5 95.3 20.06 2 97.6 49.8 1 100 101 1 200 201 1 499 500 1 1000 1001 图59.消除FB输入偏置电流的误差 AD8420架构AD8420基于间接电流反馈拓扑结构，由三个放大器组成：两个匹配跨导放大器，用于将电压转换为电流；一个积分放大器，用于将电流转换为电压。对于AD8420，假定所有初始电压和电流为零，直至在输入+IN和IN之间施加一个正差分电压。跨导放大器gm1将此输入电压转换为电流I1。由于gm2两端的电压最初为零，I2为零，I3等于I1。I3集成到输出端，导致输出电压VOUT增加。此电压继续增加，直至gm1输入端的差分输入电压复制到gm2输入端，产生等于I1的电流(I2)。这样，差分电流I3便降至零，使输出保持在稳定电压下。图58所示配置中的增益由R2和R1设置。在传统仪表放大器中，输入共模电压可限制可用输出摆幅，通常用六边形曲线图来描述。由于AD8420将输入差分信号转换为电流，此限制对它不适用。当采用接近某一供电轨的共模电压放大信号时，这一点尤其重要。为了提高鲁棒性和易用性，AD8420的输入端内置过压保护特性。此保护方案可在不损坏器件的前提下提供很宽的输入差分电压。设置增益AD8420的传递函数为：其中：虽然R2与R1之比决定增益，但电阻绝对值由设计人员选择。较大电阻值可降低功耗和输出负载；较小值可限制FB输入偏置电流和失调电流误差。为了获得最佳输出摆幅和失真性能，应确保(R1+R2)|RL 20 k。在限制FB偏置电流误差的同时提供大反馈电阻值的一种方法是，将值为R1|R2的电阻与REF引脚串联放置，如图59所示。在较高增益下，此电阻可与R1相同。Rev.0|Page 20 of 28 4025105203550658095110125MAXIMUM INPUT VOLTAGE(1%ERROR)TEMPERATURE(C)09945-50302.01.81.61.41.21.00.80.60.40.2POSITIVE VOLTAGENEGATIVE VOLTAGEVS=15V 图60.差分输入限值与温度的关系输入电压范围AD8420的容许输入范围远比传统架构简单。为了让AD8420的传递函数生效，输入电压应遵循以下两条规则：将差分输入电压保持在1 V内。将+IN、IN、REF和FB引脚上的电压保持在额定输入电 压范围内。由于输出摆幅完全与输入共模电压无关，无任何六边形曲线或复杂公式可供遵循，且放大器对具有变化共模的输入信号无任何输出摆幅限制。SIMPLE METHODALTERNATE METHOD09945-160 图61.电压超出供电轨保护AD8420增益精度不同于大多数仪表放大器，AD8420的增益精度取决于两个增益设置电阻的相对匹配，而非单个电阻。例如，如果两个电阻具有完全相同的绝对值，则增益中无误差。相反，两个1%电阻在高增益下可造成约2%的最大增益误差。增益设置电阻的温度系数失配可增加仪表放大器电路的增益漂移。由于这些外部电阻不必匹配任何片内电阻，具有良好TC跟踪的电阻可实现极佳的增益漂移。当输入端的差分电压接近差分输入限值时，二极管开始导电，从而限制输入端上的电压。这可以看作大差分输入导