AD8555型數(shù)字可編程放大器的原理及應(yīng)用介紹
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為了防止橋式傳感器的負載過重，2個差分輸入端子(VPOS和VNEG)具有高輸入阻抗和低偏置電流。自動調(diào)零電路通過不斷修正放大器所產(chǎn)生的直流誤差使失調(diào)和失調(diào)漂移降到最低。在-40℃~+125℃溫度范圍內(nèi)，它具有10μV最大輸入失調(diào)電壓和65 nV/℃最大輸入失調(diào)電壓漂移。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/185804.htm
DIGIN是單線串行接口，通過它對放大器的增益和輸出失調(diào)進行調(diào)整設(shè)置，增益調(diào)整范圍是70~1280，二級放大器的增益可以分別單獨進行設(shè)置和調(diào)整，調(diào)整到預(yù)定的增益值后，再利用DigiTrim專利多晶硅熔絲技術(shù)固定放大器的增益設(shè)置，實現(xiàn)增益永久設(shè)定。第一級增益調(diào)整通過調(diào)整Pl和P2的128步7bit編碼進行，范圍為4.00~6.40；第二級增益調(diào)整通過調(diào)整P3和P4的8步3 bit編碼，范圍為17.5~200。在永久性固定放大器的增益設(shè)定值之前，為獲得最佳校準精度，可暫時在路設(shè)置和反復(fù)調(diào)節(jié)調(diào)整值。第一級增益與編碼值的關(guān)系見公式(1)；第二級增益與編碼值的關(guān)系如表l所列，放大器總增益GAlN=CAIN1xGAIN2。
8-bit DAC提供放大器的失調(diào)電壓設(shè)置，用于補償輸入信號的失調(diào)誤差和給輸出信號增加1個固定偏置電壓。當偏離其預(yù)定作用時，這種單調(diào)DAC產(chǎn)生輸出電壓，擺動范圍是VSS(輸入代碼0)~VDD(輸入代碼255)。DAC的8-bit分辨率提供的電壓步長是VDD和VSS之差的O.39％，像增益一樣，輸出失調(diào)電壓可暫時設(shè)置、評估和反復(fù)調(diào)節(jié)，然后通過多晶硅熔絲進行永久性地固定。公式(2)描述了DAC內(nèi)部基準電壓VDAC的近似值關(guān)系。
放大器的輸出電壓VOUT可由公式(3)算出，其中GAIN為電路對于差分輸入的默認內(nèi)部初始增益，大小為70。當2個輸入都接地時，因第一項接近0 V或最大10 mV(由于輸入放大器誤差)，這時電路的輸出電壓VOUT等于VDAC。
AD8555采用2.7 V~5.5 V單電源工作。通過每一模擬輸入端的上拉電流源實現(xiàn)電路故障檢測，可防止開路、短路和輸入懸空，當發(fā)生其中的任何一種情況時，都會導(dǎo)致輸出電壓被箝位到負電源電壓(VSS)，另外，短路和浮空輸入情況還可以通過VCLAMP端進行檢測。輸出低通濾波器由電阻器RF和AD8555外接的一只電容器構(gòu)成，它可以方便地將輸出頻率調(diào)整在O kHz~400 kHz范圍內(nèi)。
圖3所示為AD8555在傳感器測量前向通道中的配置。在測量系統(tǒng)前端，由于傳感器性能上的差異，往往無法滿足具備同等精度的要求，一種使各路傳感器信號滿足A/D轉(zhuǎn)換要求并達到一致的通常方法是：通過電位器對各路放大器進行大量反復(fù)的調(diào)整，然后將其相應(yīng)增益確定下來，這種方法既費時又費力，非常麻煩。使用AD8555后，電路設(shè)計和調(diào)整大大簡化。因為它的增益設(shè)定和調(diào)整、失調(diào)設(shè)定和調(diào)整、輸出電壓箝位等功能均可全部用軟件分別單獨實現(xiàn)，且可完全在路進行。加之AD8555不僅能夠用來補償橋式傳感器的失調(diào)和增益誤差，而且可提供傳感器故障指示，這給電路的調(diào)整測試帶來極大的方便。另外，AD8555對電容性負載具有很大驅(qū)動能力，可以靈活地靠近傳感器放置，也可遠離信號調(diào)理電路。
對AD8555進行編程時需要注意幾個問題：
數(shù)據(jù)從DIGIN引腳輸入，脈寬twO為50 ns~10μs間的正脈沖向移位寄存器寫0．脈寬tw1大于等于50μs以上的正脈沖向移位寄存器寫l，編程數(shù)據(jù)脈沖之間的時間間隔ms一定要大于或等于10μs。圖4所示為向移位寄存器寫入010011的時序。單電源工作時，DIGIN引腳的電壓
初始狀態(tài)：GAINl=4.0；GAIN2=17.5；主熔絲完好。
AD8555使用38-bit的串行控制字進行編程寫入，分為6場，串行字格式見表2。編程步驟如下：
將VDD、VSS設(shè)定到使用電壓，在模擬模式下對一、二級增益及輸出失調(diào)設(shè)定數(shù)據(jù)輸入器件進行反復(fù)調(diào)試，達到要求的精度；
將VSS設(shè)為0VDD(5.5 V)，在編程模式下對各二級增益和輸出失調(diào)控制代碼進行永久性寫入，固定AD8555指標，熔斷器件的多晶硅主熔絲；
將器件恢復(fù)為使用電壓，利用讀模式對編程代碼進行校驗；
測量增益和輸出失調(diào)，進行功能驗證。
5 結(jié)束語
AD8555是具有可設(shè)置增益、輸出失調(diào)、故障檢測、輸出箝位和低通濾波器等功能的零漂移儀表用放大器，能簡化多點、多參量檢測系統(tǒng)的前向通道設(shè)計與調(diào)整，提供完整的從傳感器到ADC的信號調(diào)理路徑。
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