深入剖析AD8276/AD8277：低功耗、宽电源范围的卓越差分放大器

作为电子工程师，在设计电路时，我们常常需要在性能和功耗之间找到平衡。今天要给大家介绍的Analog Devices公司的AD8276/AD8277差分放大器，就是一款在这方面表现出色的产品。

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产品概述

AD8276/AD8277是通用型单位增益差分放大器，专为对功率要求苛刻的应用中的精密信号调理而设计，这些应用既需要高性能又需要低功耗。它们在放大超出电源轨的信号时，能提供出色的86dB共模抑制比（CMRR）和高带宽。片上电阻经过激光微调，增益漂移低至1ppm/°C，且具有高CMRR，同时在不同温度下的增益漂移极低。

产品特性

电气特性

• 输入范围广：输入范围可超出电源，这使得它在处理各种信号时更加灵活。
• 输入过压保护：坚固的输入过压保护功能，增强了产品的可靠性。
• 低功耗：每通道最大电源电流仅为200μA，在 (V_{s}=2.7 ~V) 时功耗低至0.54mW，非常适合电池供电的便携式设备。
• 高带宽：带宽达到550kHz，能够满足大多数应用的需求。
• 高CMRR：在直流至10kHz范围内，CMRR最低为86dB，有效抑制共模信号。
• 低系统失调电压和增益漂移：B级产品的系统失调电压最大为±2μV/°C，增益漂移最大为1ppm/°C，确保了信号处理的准确性。
• 高摆率：摆率为1.1V/μs，能够快速响应信号变化。
• 宽电源范围：可采用单电源（2.0V至36V）或双电源（±2V至±18V）供电，适应不同的应用场景。

封装与温度特性

AD8276提供节省空间的8引脚mini小外形封装（MSOP）、标准小外形（SOIC）封装以及裸片形式，AD8277则采用14引脚SOIC封装。两款产品均在 -40°C至 +85°C的工业温度范围内保证性能，并且完全符合RoHS标准。

工作原理

直流性能

AD8276/AD8277的直流性能很大程度上取决于周围电阻的精度。通过对典型差分放大器电路进行叠加分析，输出电压公式为： [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)] 当电阻比值 (frac{R 2}{R I}=frac{R 4}{R 3}) 紧密匹配时，公式可简化为： [V{OUT }=frac{R 4}{R 3}left(V{IN+}-V{IN-}right)] AD8276/AD8277的片上电阻经过激光微调，能够精确匹配，从而提供优于分立解决方案的性能，实现更高的CMRR、增益精度和更低的增益漂移。

交流性能

由于集成电路中的元件尺寸和走线长度比印刷电路板小得多，因此相应的寄生元件也更小，这使得AD8276/AD8277的交流性能得到提升。例如，其运算放大器的正负输入端子未直接引出，通过电阻内部连接，降低了电容，提高了环路稳定性和高频下的CMRR。

应用电路设计

驱动注意事项

在驱动AD8276/AD8277时，必须使用低阻抗源，例如另一个放大器。即使源电阻只有几千欧姆，也会使电阻比值失衡，从而显著降低增益精度和CMRR。不过，由于所有配置的输入电阻都有几千欧姆，因此不需要高电流驱动源，易于驱动。

输入电压范围

AD8276/AD8277能够测量超出电源轨的输入电压。内部电阻在电压到达内部运算放大器之前进行分压，为运算放大器输入提供保护。输入电压范围为 -2((V{S}) + 0.1) 至 +2((V{S}) - 1.5)，同时输入集成了ESD二极管，提供过压保护。

电源配置

该产品可在2V至36V的单电源或±2V至±18V的双电源下工作。为确保最佳性能，用户需要通过适当的设置条件确保内部运算放大器正确偏置。运算放大器的内部输入端子与正电源轨之间至少需要1.5V的电压裕量，即： [frac{R 1}{R 1+R 2} × V{R E F}<+V{S}-1.5 V] 同时，建议使用稳定的直流电压供电，并在每个电源引脚和地之间放置0.1μF的旁路电容和10μF的钽电容。

典型应用电路

• 差分输出：可将AD8226仪表放大器的单端输出转换为差分信号，内部匹配电阻可提高增益精度，并准确设置和跟踪共模电压。
• 电流源：AD8276可作为电压 - 电流转换器或精密恒流源的一部分。内部电阻紧密匹配，可减少误差和温度漂移，建议使用精密外部电阻以保持性能。
• 电压和电流监测：可用于电力线计量、保护、电机控制和电池监测等应用，能够监测电压和电流，并在信号超出临界水平时触发相应事件。
• 仪表放大器：与ADI公司的低功耗放大器结合使用，可构建低功耗、低成本的仪表放大器，提供高阻抗输入和高CMRR。
• RTD测量：在远程3线RTD系统中，可有效测量由导线电阻引起的误差，实现准确测量和稳定性能。

总结

AD8276/AD8277差分放大器凭借其低功耗、宽电源范围、高带宽和高CMRR等特性，为电子工程师在设计电路时提供了一个优秀的选择。无论是在便携式设备、测试测量仪器还是工业控制等领域，都能发挥出其卓越的性能。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理配置电路，以充分发挥其优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎一起交流探讨。