427B演示电路RMS转DC转换器快速上手与特性解析

在电子设计领域，RMS（均方根）到DC（直流）的转换是一个常见且关键的需求。今天我们来深入探讨一下演示电路427B，它采用了LTC1966/7/8精密微功耗真RMS转DC转换器，为我们提供了一种高效、准确的解决方案。

文件下载：DC427B-B.pdf

电路概述

演示电路427B以LTC1966/7/8转换器为核心，搭配了多种无源元件，可支持不同的应用配置。数据手册的设计手册部分还展示了两个可选的后置滤波器，用于改善平均纹波和阶跃响应性能。DC427B - A包含LTC1966，DC427B - B包含LTC1967，DC427B - C包含LTC1968。

LTC1966/7/8是一款基于Δ∑技术的RMS转DC转换器，相比传统的对数 - 反对数RMS转DC转换器，它更简单、更准确、更灵活且功耗更低。它能接受单端或差分输入，具有轨到轨共模范围，其出色的线性度使得在任何输入电压下进行系统校准都毫无压力。

快速启动步骤

跳线设置

表1展示了跳线位置及其相应效果，务必将跳线置于粗体（默认）位置。参考图1的连接图，按以下步骤操作：	跳线	设置	效果
JP1	顶部	LTC1966/7/8关机
	底部	LTC1966/7/8始终启用
	移除	LTC1966/7/8由E2输入控制
JP2	左侧	IN1接地
	右侧	IN1激活（J1连接到引脚2）
JP3	顶部	Vout（引脚5）连接到可选的DC精确后置滤波器
	右侧	Vout连接到输出端子E4，无滤波器
	底部	后置滤波器Vout连接到可选的缓冲器
JP4	左侧	IN2接地
	右侧	IN2激活（J2连接到引脚3）
JP5	顶部	OutRtn（引脚6）接地
	底部	OutRtn连接到VSS
	移除	OutRtn浮空；在端子E7处施加电压驱动
JP6	左侧	LTC1966/7/8负电源（引脚1）连接到VSS
	右侧	引脚1接地

具体操作

1. 电源连接：按图示连接电源，(V{ss})和(V{DO})的电源标签分别对应LTC1966/7/8的引脚4和7，除了±5V组合外，也可使用其他组合。LTC1966接受双±5V电源，LTC1967/8接受单5V电源，具体可参考相应的数据手册和本快速启动指南的电源电压部分。
2. 输入信号施加：将需要从RMS转换为DC的输入信号施加到IN1。可以使用任何信号发生器，当(V_{00}=5V)时，LTC1966的工作范围可达(1V PEXX)。需要注意的是，DC427B上有一个50Ω接地端接，如果使用运算放大器驱动IN1或IN2，需移除该端接。
3. 输出观察：使用数字电压表（DVM）连接到端子E4和E7来观察输出。由于LTC1966/7/8的输出阻抗较高，10MΩ的DVM输入阻抗会导致高达 - 1%的增益误差。
4. 可选输出滤波器使用：若要使用可选的输出滤波器，重新设置JP3，并在端子E1或E8处观察输出。

电路的其他特性

差分输入

将跳线JP4从左侧移到右侧，可实现差分输入。LTC1966/7/8会对信号的差值做出响应，如果使用两个不同频率的信号，将得到矢量和结果。

平均电容

电路板为尝试不同的平均（和滤波）电容提供了空间。C7B位置与C7A（包含的金属膜平均电容）并联，该位置的焊盘可容纳2.5mm、5mm、7.5mm和10mm间距的通孔引脚元件，以及一个无阻焊层的大区域，适用于各种表面贴装尺寸的元件。你可以在427B中尝试使用你打算与LTC1966/7/8配合使用的平均电容。

电源电压

LTC1967/8是单5V电源转换器。DC427B上的(V{DO})和(V{ss})连接到IC的引脚7和引脚4，但LTC1967/8的电源引脚是引脚7和引脚1（引脚4为空）。在DC427B - B和DC427B - C上，可使用JP6选择LTC1967/8的负电源电压是VSS还是地。

滤波运算放大器

U2/U3运算放大器的布局为SOT - 23、MS - 8、SO - 8和DIP - 8单运算放大器封装提供了有源位置。你可以在DC427B上尝试使用你打算用于此类滤波器的运算放大器。通常未使用的运算放大器引脚（8引脚封装中的1、5和8引脚）都并联在一起，例如DIP的引脚8与SO和MS的引脚8相连，SOT - 6的引脚5也与其他封装的引脚5相连。如果使用这些引脚（用于关机控制、调零、补偿等），DIP - 8通孔引脚可能是最容易连接的地方。需要注意的是，MS - 8和DIP - 8位于电路板的背面（焊接面），不建议在生产中使用背面安装这些元件。

交流耦合

电阻R6和R8在LTC1966/7/8与驱动DC427B的信号之间提供了10kΩ的电阻。对于50Ω信号发生器，这些电阻并非必需，但当使用标准运算放大器驱动DC427时，它们很有帮助，因为LTC1966/7/8的CMOS输入所吸取的快速电流尖峰可能会使运算放大器的输出级产生混淆（数据手册中有相关描述）。另一个重要原因是可以将其中一个电阻换成电容以提供交流耦合，可选择如LTC1966/7/8数据手册中所述的1206封装电容。

开尔文检测点

LTC1966/7/8的典型转换增益精度为±0.1%，测量这种精度可能比较困难。主要挑战在于将已知良好的准确输入信号传输到LTC1966/7/8，同时避免受到寄生效应的影响。在50Ω环境中，即使串联0.05Ω也会导致信号衰减0.1%。当然，许多50Ω端接器的公差为±1%，包括DC427B上的R7和R9。为了补偿这些影响，可以对LTC1966输入处的信号进行开尔文检测。但寄生电容可能会影响LTC1966的采样，或者LTC1966的采样可能会降低检测到的信号电平，具体取决于确切的阻抗和寄生水平。首选方法是在串联馈电电阻R6和R8的外侧，即位于R6和R8左侧的测试点TP1和TP2处进行检测。如需进一步了解LTC1966/7/8的输入采样，请参考数据手册“应用信息”部分的“输入阻抗”信息。

插孔和接线柱

连接器J1和J2允许安装BNC插孔，如CONNEX 112404型。电路板周边的各种孔允许安装接线柱，如MILL - MAX 2501 - 2型。不过，孔的尺寸和位置允许在不安装接线柱的情况下使用夹线连接。

关机

最后，移除跳线JP1后，LTC1966/7/8的使能引脚可以通过E2进行外部驱动。需要注意的是，即使LTC1966/7/8禁用，LT1494运算放大器和R1/R3分压网络仍会继续消耗电流。若要测量LTC1966的接近零电流，可移除零Ω分流器R14和R15。也可以移除这些分流器，以便用与LTC1966/7/8不同的电源电压为可选滤波器供电。

通过以上对演示电路427B的详细介绍，相信大家对其有了更深入的了解。在实际设计中，你可以根据具体需求灵活运用这些特性，实现高效的RMS到DC转换。你在使用类似电路时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。