AD202_AD204隔离放大器及其应用

1. 概述
AD202/ AD204 是一种变压器耦合、微型封装
的精密隔离放大器。它通过片内变压器耦合, 对信 号的输入和输出进行电气隔离。片内的直流电压变
换电路能为输入级、外部传感器和信号处理电路提
供 7. 5V / 2mA 的隔离电源, 从而优化了外围电路 的设计, 提高了芯片的性价比。
AD202 和 AD204 的内部结构基本相同, 仅是某
最好在运放 OP & 07 电路中进行; 增益调节应在反 馈电阻回路中完成。如使用 AD202 作为隔离放大 器, 其电路与图 6 相似, 唯一的区别是电路中 OP & 07 运放用低电压输入运放来代替。 4. 2 电流 & 电压变换器的隔离电路
电流 & 电压变换器的实际隔离电 ( 下转 12 页)
- 1. 000 - 0. 966 - 0. 866 - 0. 707 - 0. 500 - 0. 259
0. 000 0. 259 0. 500 0. 707 0. 866 0. 966 1. 000
每 mg 变化输出
- 0. 2 4. 4 8. 6 12. 2 15. 0 16. 8 17. 5 16. 9 15. 2 12. 4 8. 9 4. 7 0. 2
3. 隔离电压 & 电流变换电路
值。
咨询编号: 990803
由 AD202 组成的隔离型电压 & 电流变换电路 如图 8 所示。从图中看出, 输入电压 ( 0~ 10V) 经隔 离放大器 AD202 隔离, 并在输出端重现输入电压 ( 0~ 10V ) 。该电压经精密、低漂移的电压 & 电流变 换器 XT R110 变换后, 将 0~ 10V 电压信号变换为 4~ 20mA 的电流信号, 可进行远距离传输。本电路 用电流信号作远距离传输, 可避免电压信号在长线 传输过程中的损失误差和电磁干扰。 编者注:
轴出( g)
0. 000 0. 259 0. 500 0. 707 0. 866 0. 966 1. 000 0. 966 0. 866 0. 707 0. 500 0. 259 0. 000
Y 轴( g)
每 mg 变化输出
17. 5 16. 9 15. 2 12. 4 8. 9 4. 7 0. 2 - 4. 4 - 8. 6 - 12. 2 - 15. 0 - 16. 8 - 17. 5
隔离放大器输出高端和低端引脚, 输出 电压为 5V 。输出电压跟随 输入 电压变化, 即具有 r ail- to- rail 功能
31, 33
+ 15V DC
芯片电源输入引脚。A D202( 31) 由直流电源提供+ 15V , AD204( 33) 由时 钟源提供+ 15V
32
PO WER RET UR N 电源参考端输入引脚
4. 1 低电平的隔离 在很多应用电路或系统设计时, 其传感器的输
入信号一般均较低, 此时可采用具有低漂移输入放 大器的 AD204 作为传感器输入信号和输出信号的 隔离, 其电路如图 6 所示。在电路设计时, 为了能得 到几 H z 的常共模抑制和 60Hz 的高共模抑制, 必须 采用三极点有源滤波器。如果需要失调零点调节,
( a) 同相输入调节电路 ( b) 反相输入调节电路 图 5 零点和增益调节电路
( c) 输出调节电路
由所选输入电路的结构决定, 而与电路调节所处的 位置 ( 输入或输出) 无关。通常零点调节放在输入 端, 而且调节次序是先调零点, 后调增益。
为了使共模抑制比( CMRR) 的影响达到最小值, 在信号源的低端必须串联一个几百欧姆的电阻。
TA - 40
+ 85 #
a. 极限参数 电源电压: 17V 电源电流: 6mA 输入电流: 5mA 贮存温度: - 40 # ~ + 85 #
b. 推荐工作状态 AD202/ AD204 推荐工作状态如表 2 所列。
3. 原理及使用
3. 1 工作原理
图 2 A D202/ A D204 功能框图
AD202/ AD204 的功能框图如图 2 所示。从图中 看出, 该芯片由放大器、调制器、解调器、整流和滤 波、电源变换器等组成。工作时, + 15V 电源连到电 源输入引脚 31, 使片内( AD202) 振荡器工作, 从而产 生频率为 25kHz 的载波信号, 通过变压器耦合, 经 整流和滤波, 在隔离输出部分形成电流 2mA 的 7. 5V 隔离电压。该电压除供给片内电源外, 还可作 为外围电路( 如传感器、浮地信号调节、前置放大器) 的电源。AD204 电源是从 33 引脚用输入时钟提供。
增益调节位于输入调节电路的上端, 反馈电阻 RF 为 50k , 此时增益为 10 或更大。而在较低增益 时, 调节功能稍差; 当 G= 1( 跟随器) 且没有解决输 入阻抗时, 增益不可能再向下调节, 这是该电路的不 足之处。
为了克服上述缺点, 可采用图 5( b) 所示的反相 放大输入调节电路。该电路能在公共点上把失调电 压调节为零, 并且具有较好的电流注入性能, 从而减 小对后级增益调节的影响。因此, 当增益从 1~ 100 变化时, 电路均能正常工作。
AD202/ AD204 的引脚如图 1 所示。 AD202/ AD204 引脚功能如表 1 所列。
2. 芯片简介
2. 2 电气参数
表 1 AD202/ AD204 引脚功能
引脚
符号
功
能
1, 3
IN + , IN -
输入信号正、负引脚。I N- 和 F B 相连, 为单位增 益电路; 当 IN - 用 分压 电阻分别与 IN CO M 相连时, 为增 益可调( 大于 1) 电路
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咨询编号: 990802
图 8 电压 & 电流变换器的隔离电路
V O = V S IG ( 1 + RF / RG ) 其中: RF ∃20k
(a) G= 1
图 3 输入电路
( b) G> 1
AD202/ AD204 隔离放大器及其应用
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零点和增益调节电路也可以在输出端进行, 其 电路如图 5( c) 所示。它利用输出口浮地功能进行调 节。 15V 电源独立供电, 这与上述零点调节电路 不同。
在输入电路中, 片内独立放大器能够作为 AD202/ AD204 输入信号的缓冲或放大。放大后的 信号经调制器调制后能把该信号变换成载波信号, 经变压器送入同步解调器, 以致在输出端重现输入 信号。由于解调信号要经三阶滤波器滤波, 从而使 得输出信号中的噪声和纹波达到最小, 为后级应用 电路提供良好的激励源。 3. 2 使用中的两点说明
为了能充分发挥该芯片的固有性能, 现将使用 中的有关问题说明如下:
输入电路 在实际应用中, 输入电路的信号可以是电压型
亦可是电流型。前者能组成单位增益缓 冲器和增益 G> 1 的前置放大器, 其电 路如图 3( a) 、( b) 所示; 后者能组成单路 或多路电流加法放大器, 其电路如图 4 所示。为了达到最佳效果, 图 3( b) 中的 反馈电阻 RF 应选择 20k 以下, 当增益 G> 5 时, F B 到 IN COM 引脚间应接 100pF 电容。由于该电路是同相比例放 大器, 所以输入和输出电压应满足:
2
IN CO M
输入参考地线引脚
6
+ V ISOOU T
隔离正电源输出引脚。+ 7. 5V / 2mA
5
- V ISOOU T
隔离负电源输出引脚。- 7. 5V / 2mA , 5, 6 引脚输出端的电源除供给芯片 内部电源外, 还可作为外围电路( 如传感器、放大 器等) 的电源
38, 37
HI, LO
AD202/ AD204 隔离放大器及其应用
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新特器件应用
AD202/ AD204 隔离放大器及其应用
南京航空航天大学 纪宗南
摘要: AD202/ AD204 是一种二端变压器耦合的隔离放大器, 它能实现对输入和输出的隔离。文中 主要介绍它的特点和实际应用电路。 关键词: 隔离放大器 调制器 解调器 AD202 AD204
些电气参数和供电方式略有不同。AD202 是由+ 15V
直流电源直接供电, AD204 是由外部时钟源供电。 AD202/ AD204 具有精度高、功耗低、共模性能
图 1 A D202/ A D204 引脚图
好、体积小和价格低等特点。因此该芯片被广泛应用 2. 1 引脚图和引脚功能
于多通道数据采集系统、电流短路测量、电机控制、 信号的处理与隔离及低漂移输入放大器等方面。
重力矢量为基准的 360∋范围斜度 ( 见图 5) 。两加速 度计分别显示每度所引起变化的最大和最小读数 ( 上接第 7 页) 路如图 7 所示, 该电路能把 4~ 20mA 输入电流变换为隔离的 0~ 10V 输出电压。
图 7 电流 & 电压变换器的隔离电路
4~ 20m A 输 入 电 流 通过 250 的 电阻 加 到 AD202 或 AD204 片内输入放大器的同相端后, 在 隔离放大器的输出端便能得到与电流成比 例的电压 1~ 5V。为了实现电平移位, 必须 在隔离放大器输出低端 L O 加- 1V 参考电 压, 以使比例输出电压为 0~ 5V, 该电压经 外接同相比例放大器 ( 741) 放大后, 才能获 得 0~ 10V 输出电压, 从而达到变换和隔离 的目的。
4
FB
输入反馈引脚
18
OU T RT N
负输出引脚
19
OU T HI
正输出引脚
20
PW R( AD202)
正电源输入( + 15V ) 引脚
21
CLO CK IN ( AD204) 时钟输入引脚
22
PW R COM
时钟/ 电源公共引脚
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!国外电子元器件∀1999 年第 8 期 1999 年 8 月
图 6 低电平输入的隔离电路
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X 轴方向 ( 与水平线所成角度)
- 90 - 75 - 60 - 45 - 30 - 15
0 15 30 45 60 75 90
!国外电子元器件∀1999 年第 8 期 1999 年 8 月
表 7 A DXL202 用于双轴斜度测量仪时的输出
X 轴( g)
轴出( g)
V = ( VS 1 RF / V S 1 + VS 2 RF / V S 2 + IS RF + %%) 增益和零点调节
调节增益和零点时, 可采用同相放大的输入调 节电路, 如图 5( a) 所示。该电路中的调节元件主要
由于 AD202/ AD204 具有体积小、成本低、性能 高的特点, 所以在许多领域中获得了广泛的应用, 现 将典型应用电路作些说明。
参数名称 电源电压 电源电流 输入电压 隔离电压 隔离电流
AD2 02 AD2 04 振荡频率 工作温度
表 2 推荐工作状态
符号 VS IS V IN VISO
最小值
-5 - 7. 5
典型值 + 15
5
最大值
+5 + 7. 5
单位 V mA V V
I ISO
2
I ISO
0. 4
mA
f C LK
25Biblioteka KHz4. 应用电路
图 4 多路输入电路
当多路电压输入、且幅度大于 5V ( 如 50V ) 时, 可利用图 4 所示的反相加法电路, 改变 RF 和 RS 的值, 使 RF = 20k , RS = 200k 。另外, F B 和 IN COM 引脚必须重新接入旁路电容 ( 100pF ) , 这时的 输出电压为: