高精度高共模电压可编程增益差分放大器AD628的特性与应用

在电子工程师的日常设计工作中，差分放大器是一个常用的基础器件。今天要给大家详细介绍一款高性能的差分放大器——AD628，它在很多应用场景中都有着出色的表现。

文件下载：AD628.pdf

一、AD628的特性亮点

1. 高共模输入电压范围

AD628能承受高达±120V的共模输入电压（在(V_{s}= pm 15 ~V)时），这使得它在处理高电压信号时游刃有余，比如在高压电流分流检测等应用中，能准确地对高电压信号进行处理。

2. 灵活的增益范围

增益范围从0.1到100，可根据不同的应用需求进行灵活调整。无论是需要对信号进行微弱放大还是大幅度放大，AD628都能满足要求。

3. 宽工作温度范围

其工作温度范围为−40°C到 +85°C，适用于各种恶劣的工业环境。在不同的温度条件下，依然能保持稳定的性能。

4. 多样的电源电压范围

支持双电源（±2.25 V到 ±18 V）和单电源（4.5 V到36 V）供电，为工程师在电源设计方面提供了更多的选择，方便与不同的电源系统进行匹配。

5. 优异的交直流性能

偏移温度稳定性RTI最大为10 μV/°C，偏移最大为±1.5 V mV，CMRR RTI在直流到500 Hz、(G = +1)时最小为75 dB。这些优秀的性能指标保证了信号处理的准确性和稳定性。

二、应用场景广泛

1. 高压电流分流检测

在需要对高压电流进行精确测量的场景中，AD628的高共模输入电压范围和良好的增益特性，能准确地检测分流电阻上的电压，从而实现对电流的测量。

2. 可编程逻辑控制器（PLC）

PLC在工业自动化中起着关键作用，AD628可以作为模拟输入前端信号调理器，对各种输入信号进行处理，确保信号符合PLC的输入要求。

3. 传感器信号调理

对于各种传感器输出的微弱信号，AD628可以对其进行放大和调理，提高信号的质量，以便后续的处理和分析。

4. 电源监控

能够对电源的电压和电流进行实时监测，及时发现电源系统中的异常情况，保障系统的稳定运行。

三、工作原理剖析

AD628是一个高共模电压差分放大器，结合了用户可配置的输出放大器。输入处的精密11:1分压器能准确地对超过120V的差模电压进行缩放。参考电压输入（VREF）可让用户设置输出共模电压。 差分放大器的输出内部连接到一个精度优于±0.1%的10 kΩ电阻，该电阻连接到输出放大器的同相输入端，可通过引脚4（CFILT）访问。在这里可以连接电容实现低通滤波，连接电阻进一步降低输出电压，或者连接钳位电路限制输出摆幅。

四、关键参数解读

1. 增益

增益方程为(G = +0.1 (1 + R{EXT1} / R{EXT2}))，增益范围从0.1到100。通过调整外部电阻(R{EXT1})和(R{EXT2})的值，可以方便地设置所需的增益。

2. 失调电压

失调电压在(V_{CM} = 0 V)、输入引脚RTI、输出放大器(G = +1)时，最大为±1.5 mV。失调电压随温度的变化率最大为8 μV/°C，保证了在不同温度下的稳定性。

3. 共模抑制比（CMRR）

RTI输入引脚在(G = +0.1)到 +100时，CMRR最小为75 dB。在500 Hz时，CMRR同样为75 dB，这表明它在较宽的频率范围内都能有效抑制共模信号。

五、设计注意事项

1. 增益调整

为了最小化偏置电流的影响，选择(R{EXT1})和(R{EXT2})时，要使它们的并联组合为10 kΩ。如果实际电阻值无法满足这个要求，可以添加串联电阻(R_{EXT3})来弥补差值。

2. 输入电压范围

共模输入电压范围由VREF和电源电压决定，计算公式为： (V{CM{UPPER }} leq 11(V{S+}-1.2 V)-10 V{REF }) (V{CM{LOWER }} geq 11(V{S-}+1.2 V)-10 V{REF}) 差分输入电压范围要保证内部放大器A1和A2的线性工作，输入电压应在(V{S-}+1.2 ~V)和(V{S_{+}}-1.2 ~V)之间。

3. 低通滤波

在引脚4（CFILT）连接电容可实现低通滤波，电容值计算公式为(C = 15.9 / f{t}(mu F))，其中(f{t})是所需的3 dB滤波频率。

六、总结

AD628以其高共模输入电压范围、灵活的增益调整、优异的交直流性能和广泛的应用场景，成为电子工程师在设计中一个非常有价值的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求，合理设置参数，注意设计细节，充分发挥AD628的优势。大家在使用AD628的过程中，有没有遇到过一些特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。