ALLGEMEINE BESCHREIBUNG

Die ADA4522-1/ADA4522-2/ADA4522-4 sind ein-, zwei- und vierkanalige Null-Drift-Operationsverstärker mit geringem Rauschen und geringer Leistung, massebezogenen Eingängen und Rail-to-Rail-Ausgang, die für absolute Genauigkeit über Zeit, Temperatur und Spannungsbedingungen optimiert sind. Der weite Betriebsspannungs- und Temperaturbereich sowie die hohe Open-Loop-Verstärkung und die sehr geringen Gleich- und Wechselstromfehler machen die Bausteine gut geeignet für die Verstärkung sehr kleiner Eingangssignale und für die genaue Reproduktion größerer Signale in einer Vielzahl von Anwendungen.

Die Leistung des ADA4522-1/ADA4522-2/ADA4522-4 ist für die Versorgungsspannungen 5,0 V, 30 V und 55 V spezifiziert. Diese Bausteine arbeiten im Bereich von 4,5 V bis 55 V und eignen sich hervorragend für Anwendungen mit Single-Ended-Versorgungen von 5 V, 10 V, 12 V und 30 V oder für Anwendungen mit höheren Single-Versorgungen und Dual-Versorgungen von ±2,5 V, ±5 V und ±15 V. Die ADA4522-1/ADA4522-2/ADA4522-4 verwenden On-Chip-Filterung, um eine hohe Immunität gegen elektromagnetische Störungen (EMI) zu erreichen.

Der ADA4522-1/ADA4522-2/ADA4522-4 ist vollständig für den erweiterten industriellen Temperaturbereich von -40°C bis +125°C spezifiziert und in den Gehäusen MSOP mit 8 Anschlüssen, SOIC mit 8 Anschlüssen, SOIC mit 14 Anschlüssen und TSSOP mit 14 Anschlüssen erhältlich.

 

ARBEITSTHEORIE

Die ADA4522-1/ADA4522-2/ADA4522-4 sind Einzel-, Doppel- und Vierfach-Operationsverstärker mit extrem niedrigem Rauschen, hoher Spannung, null Drift und Rail-to-Rail-Ausgang. Sie verfügen über eine Chopping-Technik, die eine ultraniedrige Eingangsoffsetspannung von 5 µV und eine Eingangsoffsetspannungsdrift von maximal 22 nV/°C für den ADA4522-1 und ADA4522-2 und maximal 25 nV/°C für den ADA4522-4 bietet. Offset-Spannungsfehler aufgrund von Gleichtaktspannungsschwankungen und Stromversorgungsschwankungen werden ebenfalls durch die Chopping-Technik korrigiert, was zu einem hervorragenden typischen CMRR-Wert von 160 dB und einem PSRR-Wert von 160 dB bei einer Versorgungsspannung von 30 V führt.

Der ADA4522-1/ADA4522-2/ADA4522-4 hat einen weiten Betriebsspannungsbereich von ±2,25 V (oder 4,5 V) bis ±27,5 V (oder 55 V). Die Bausteine sind Single-Supply-Verstärker, bei denen der Eingangsspannungsbereich die untere Versorgungsschiene einschließt. Sie bieten außerdem eine niedrige Spannungsrauschdichte von 5,8 nV/√Hz (bei f = 1 kHz, AV = 100) und eine reduzierte 1/f-Rauschkomponente. Diese Eigenschaften sind ideal für die Verstärkung von Signalen mit niedrigem Pegel in Hochpräzisionsanwendungen. Einige Beispiele für solche Anwendungen sind Waagen, hochpräzise Strommessung, Hochspannungspuffer und Signalkonditionierung für Temperatursensoren, um nur einige zu nennen.

Die Architektur besteht aus einem EMI-Eingangsfilter und einer Klemmschaltung, drei Verstärkungsstufen (Gm1, Gm2 und Gm3), Eingangs- und Ausgangs-Chopping-Netzwerken (CHOPIN und CHOPOUT), einem Taktgenerator, einer Offset- und Ripple-Korrekturschleife, Frequenzkompensationskondensatoren (C1, C2 und C3) und einer Schaltung zur thermischen Abschaltung.

Eine EMI-Filter- und Clamp-Schaltung ist am Eingang implementiert, um die internen Schaltkreise vor elektrostatischen Entladungen (ESD) und Hochspannungstransienten zu schützen. Die Fähigkeit des Verstärkers, EMI abzuweisen, wird im Abschnitt EMI-Abweisungsverhältnis im Detail erläutert.

CHOPIN und CHOPOUT werden von einem Taktgenerator gesteuert und arbeiten mit 4,8 MHz. Das Eingangs-Basisbandsignal wird zunächst von CHOPIN moduliert. Anschließend demoduliert CHOPOUT das Eingangssignal und moduliert die Millivolt-Eingangsoffsetspannung und das 1/f-Rauschen des Eingangs-Transkonduktanzverstärkers Gm1 auf die Zerhackungsfrequenz von 4,8 MHz. Die Zerhackernetzwerke beseitigen zwar die niederfrequenten Fehler, führen aber im Gegenzug zu Zerhacker-Artefakten bei der Zerhackerfrequenz. Daher wird eine Offset- und Ripple-Korrekturschleife verwendet, die bei 800 kHz arbeitet. Diese Frequenz ist die Schaltfrequenz des Verstärkers. Diese Schaltung reduziert die Chopping-Artefakte, so dass der ADA4522-1/ADA4522-2/ADA4522-4 eine hohe Chopping-Frequenz mit minimalen Artefakten aufweist.

Der thermische Abschaltkreis schaltet den Schaltkreis ab, wenn der Chip überhitzt ist.

 

Instrumentenverstärker mit einer einzigen Stromquelle

Die extrem niedrige Offsetspannung und Drift, die hohe Open-Loop-Verstärkung, die hohe Gleichtaktunterdrückung und die hohe Stromversorgungsunterdrückung des ADA4522-1/ADA4522-2/ADA4522-4 machen sie zu einer ausgezeichneten Wahl für diskrete Instrumentenverstärker mit Einzelspeisung.