NESA028 October   2024 AMC0311R-Q1 , AMC0330R-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   註冊商標
  4. 1簡介
  5. 2差動輸出、單端固定增益和比率輸出概覽
    1. 2.1 具有差動輸出的隔離放大器
    2. 2.2 具單端固定增益輸出的隔離放大器
    3. 2.3 具單端比率輸出的隔離式放大器
  6. 3應用示例
    1. 3.1 產品選擇樹
  7. 4摘要
  8. 5參考資料

具單端比率輸出的隔離式放大器

為了提供全方位的裝置產品組合,滿足對高性能、符合成本效益及縮小系統尺寸的需求,新產品系列包括具有比率輸出的單端裝置選項。新產品系列的單端比率輸出裝置經過設計,可根據 ADC 參考電壓等比調整增益。固定增益輸出的缺點之一,就是固定增益只能提供 2V 輸出擺幅。配備 5V 類比 IO 的系統只能使用 50% 的 ADC 輸入範圍,因此在測量中會損失 1 位元解析度。比率輸出可確保放大器充分利用 ADC 動態範圍,進而實現最大的測量解析度。圖 2-4圖 2-5分別說明比率裝置的兩種不同設定:

 由供電導出的參考電壓圖 2-4 由供電導出的參考電壓
 由外部參考提供的參考電壓圖 2-5 由外部參考提供的參考電壓

從電源供應軌獲得參考電壓有助於降低成本,因為所需的元件較少。然而,從外部參考導出的參考電壓則可降低雜訊。

單端比率輸出裝置的設計使其對參考電壓值不敏感,並且能容忍不準確性和 AC 干擾。由於成本比率選項能夠提升解析度、準確度和穩定性,同時無需額外的差分轉單端放大器級,因此該裝置備受青睞,它不僅能夠節省成本、減少 PCB 空間,還有助於降低 BOM 成本,同時滿足性能規範。

單端比率裝置的設計考量之一,是 ADC 的輸入電壓範圍。由於比率裝置可支援 2.75 至 5.5V 參考電壓,因此最適合用於輸入電壓範圍為 3.3V 和 5V 的 ADC。此裝置的另一項設計考量是路由。由於 ADC 和放大器的參考電壓皆成一定比例,因此 ADC 的參考電壓必須路由至比率裝置。

圖 2-6展示了 AMC0x30R 的輸入到輸出傳輸特性,該單端比率增益裝置的輸入電壓範圍為 ±1V。由於放大器偏壓在參考電壓的中點,因此該雙極輸入裝置可在 VIN = 0 時輸出 VREF 的 50%

 AMC0x30R 的輸入到輸出傳輸特性圖 2-6 AMC0x30R 的輸入到輸出傳輸特性

對於指定線性輸入範圍內的任何輸入電壓,該裝置的輸出電壓皆可透過以下公式定義:

AMC0x30R 的輸出電壓:

方程式 3. VOUT = ((VINP-VSNSN) / VClipping) x VREFIN / 2 + VREFIN / 2.

若輸入電壓低於 – 1V 或高於 +1V,則裝置的輸出會繼續遵循輸入,但線性性能會降低。

AMC0x11R 為輸入電壓範圍為 0.13 至 2.25V 的單端比率裝置,其輸出電壓透過以下公式定義:

AMC0x11R 的輸出電壓:

方程式 4. VOUT = ((VINP-VSNSN) / VClipping) x VREFIN.

與 AMC0x11S 相似,AMC0x11R 裝置在輸入電壓接近 0V 時會顯示出非線性行為,如圖 2-7所示。

 AMC0x11R 的輸入到輸出傳輸特性圖 2-7 AMC0x11R 的輸入到輸出傳輸特性

當 VREFIN=5V 時,線性運作的最小輸入電壓為 128mV。輸出是參考電壓的 5%,即 250mV。

線性運作的最小輸入電壓可用以下公式計算:

AMC0x11R 線性運作的最小輸入電壓:

方程式 5. VINP, MIN = (250mV x VClipping) / VREFIN.