AD8208WHRZ-RL

高压精密差动放大器 AD8208 产品特性 功能框图 VS A1 EMI FILTER +IN EMI FILTER –IN EMI FILTER A2 AD8208 + G = 10 – + G=2 – GND OUT 08714-001 通过汽车应用认证 内置EMI滤波器 高共模电压范围 工作温度范围：−2 V至+45 V 耐压范围：−24 V至+80 V 缓冲输出电压 增益：20 V/V 低通滤波器(单极点或双极点) 宽工作温度范围 WB级：−40°C至+125°C WH级：−40°C至+150°C 出色的交流和直流性能 失调电压：±1 mV 增益漂移：−5 ppm/°C(典型值) CMRR：80 dB(最小值，直流至10 kHz) 图1. 应用 高端电流检测 电机控制 电磁阀控制 电源管理 低端电流检测 诊断保护 概述 AD8208是一款单电源差动放大器，非常适合在高共模电压 (CMV)情况下放大和低通滤波小差分电压。采用+5 V单电源 供电时，输入共模电压范围为−2 V至+45 V。AD8208通过汽 车应用认证。这款放大器提供增强的输入过压和ESD保护， 并内置EMI滤波功能。 汽车应用要求使用鲁棒、精密的器件，以便提供更好的系 统控制。AD8208具有出色的交流和直流性能，可将应用中 的误差降至最低。SOIC和MSOP封装的失调和增益漂移典 型值分别小于5 µV/°C和10 ppm/°C。在DC至10 kHz范围内， 其共模抑制比(CMRR)最小值为80 dB。 AD8208在前置放大器(A1)的输出端提供一个外部可用的 100 kΩ电阻，可用来进行低通滤波以及实现20以外的增益。 Rev. C Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 ©2010–2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Technical Support www.analog.com ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供 的最新英文版数据手册。 AD8208 目录 产品特性 ......................................................................................... 1 应用.................................................................................................. 1 功能框图 ......................................................................................... 1 概述.................................................................................................. 1 修订历史 ......................................................................................... 2 技术规格 ......................................................................................... 3 绝对最大额定值............................................................................ 5 ESD警告..................................................................................... 5 引脚配置和功能描述 ................................................................... 6 典型性能参数 ................................................................................ 7 工作原理 ....................................................................................... 11 应用信息 ....................................................................................... 12 带低端开关的高端电流检测............................................... 12 高轨电流检测 ......................................................................... 12 低端电流检测 ......................................................................... 12 增益调整.................................................................................. 13 增益微调.................................................................................. 13 低通滤波.................................................................................. 14 带LPF和增益调整的高线电流检测 ................................... 15 外形尺寸 ....................................................................................... 16 订购指南.................................................................................. 17 汽车应用产品 ......................................................................... 17 修订历史 2013年12月—修订版B至修订版C 更改表1 ........................................................................................... 3 更改表2 ........................................................................................... 5 更改“订购指南”部分.................................................................. 17 2013年2月—修订版A至修订版B 更改“产品特性”部分.................................................................... 1 更改表1 ........................................................................................... 3 更改表4 ........................................................................................... 4 移动“订购指南”............................................................................ 16 更改“订购指南”部分.................................................................. 16 增加汽车应用产品部分............................................................. 16 2010年5月-修订版0至修订版A 增加8引脚MSOP封装 ............................................................通篇 更改产品特性和概述部分 .......................................................... 1 更新“外形尺寸”部分.................................................................. 15 更改“订购指南”部分.................................................................. 15 2010年1月—修订版0：初始版 Rev. C | Page 2 of 20 AD8208 技术规格 除非另有说明，AD8208WBR和AD8208WBRM级的TOPR = −40°C至+125°C，AD8208WHR级的TOPR = −40°C至+150°C，TA = 25°C， VS = 5 V，RL = 25 kΩ(RL是输出负载电阻)。规格适用于SOIC和MSOP两种封装。 表1. 参数 系统增益 初始 误差与温度的关系 增益漂移 失调电压 初始失调电压(折合到输入端[RTI]) 全温度范围内的输入失调电压(RTI) 失调电压与温度的关系 输入 输入阻抗 差分 共模 VCM(连续) 共模抑制比(CMRR)2 前置放大器(A1) 增益 增益误差 输出电压范围 输出电阻 输出缓冲器(A2) 增益 增益误差 输出电压范围4, 5 输出电压范围6 输入偏置电流 输出电阻 动态响应 系统带宽 压摆率 噪声 0.1 Hz至10 Hz 频谱密度、1 kHz (RTI) 电源 工作范围 静态电流 静态电流与温度的关系 电源抑制比(PSRR) 测试条件1 最小值 典型值 最大值 单位 0 ±0.3 −20 V/V % ppm/°C VCM = 0.15 V, TA VCM = 0 V, TOPR VCM = 0 V, TOPR −20 ±2 ±4 +20 mV mV µV/°C 440 220 +45 VCM = −2 V至+45 V，DC f = DC至10 kHz3，TOPR 360 180 −2 80 80 kΩ kΩ V dB dB 20 0.075 V ≤ VOUT ≤ (VS − 0.1 V)，dc，TOPR TOPR 400 200 100 10 0.05 V ≤ VOUT ≤ (VS − 0.1 V), dc, TOPR AD8208WBR、AD8208WBRM AD8208WHR、AD8208WHRM +0.3 VS − 0.1 VS − 0.1 103 V/V % V V kΩ −0.3 +0.3 V/V % 0.075 0.1 VS − 0.1 VS − 0.12 V V 0.075 0.1 VS − 0.1 VS − 0.12 50 2 V V nA Ω 70 1 kHz V/µs 20 500 µV p-p nV/√Hz −0.3 0.0375 0.05 97 100 2 0.075 V ≤ VOUT ≤ (VS − 0.1 V), dc, TOPR RL = 25 kΩ，差分输入(V) = 0 V，TOPR 引脚3(A1输出)驱动引脚4(A2输入) AD8208WBR、AD8208WBRM AD8208WHR、AD8208WHRM 引脚4(A2输入)通过外部源驱动 AD8208WBR、AD8208WBRM AD8208WHR、AD8208WHRM TOPR RL = 1 kΩ，频率 = DC VIN = 0.01 V p-p，VOUT = 0.14 V p-p VIN = 0.28 V，VOUT = 4 V阶跃 4.5 典型值，TA VOUT = 0.1 V dc，VS = 5 V, TOPR AD8208WBR、AD8208WBRM AD8208WHR、AD8208WHRM VS = 4.5 V至5.5 V，TOPR Rev. C | Page 3 of 20 5.5 V mA 2.7 3.0 mA mA dB 1.6 66 80 AD8208 参数 温度范围 1 2 3 4 5 6 测试条件1 额定性能，TOPR AD8208WBR、AD8208WBRM AD8208WHR、AD8208WHRM 最小值 −40 −40 典型值 最大值 单位 +125 +150 °C °C VCM = 输入共模电压。 源不平衡 < 2 Ω。 AD8208前置放大器在10 kHz时的CMRR超过80 dB。但是，由于输出只能通过100 kΩ电阻提供，即使IN引脚与A1和A2引脚之间只有少量引脚间电容，其耦合的 输入共模信号也可能超过已大大衰减的前置放大器输出。所有应用中，在引脚3与GND之间使用一个滤波电容，可以消除引脚间耦合的影响。 AD8208的输出电压范围随负载电阻和温度而变化。有关此规格的更多信息，参见图12和图13。 A2的输出电压范围假设引脚3(A1输出)和引脚4(A2输入)短接在一起。测试使用25 kΩ负载电阻。 A2的输出电压范围假设引脚4(A2输入)通过外部电压源驱动。测试使用25 kΩ负载电阻。 Rev. C | Page 4 of 20 AD8208 绝对最大额定值 表2. 参数 电源电压 连续输入电压(共模) 差分输入电压 反相电源电压保护 ESD人体模型 工作温度范围 WBR和WBRM级 WHR和WHRM级 存储温度范围 输出短路持续时间 引脚温度范围(焊接，10秒) 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性 损坏。这只是额定最值，并不能以这些条件或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，推断器 件能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影 响器件的可靠性。 额定值 12 V −24 V至+80 V ±12 V 0.3 V ±4000 V −40°C至+125°C −40°C至+150°C −65°C至+150°C 未定 300°C ESD警告 Rev. C | Page 5 of 20 ESD(静电放电)敏感器件。 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽 管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高能量 ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的ESD 防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。 AD8208 引脚配置和功能描述 A1 3 A2 4 AD8208 TOP VIEW (Not to Scale) +IN 7 NC 6 VS 5 OUT NC = NO CONNECT 4 5 图3. 覆铜版照片 表3. 引脚功能描述 引脚名称 −IN GND A1 A2 OUT VS NC +IN 6 3 图2. 引脚配置 引脚编号 1 2 3 4 5 6 7 8 2 08714-003 GND 2 8 8 08714-002 –IN 1 1 X −322 −321 −321 −321 +321 +322 坐标 Y +563 +208 −51 −214 −388 +363 +322 +561 说明 反相输入 地 前置放大器(A1)输出 缓冲器(A2)输入 缓冲器(A2)输出 电源 不连接 同相输入 Rev. C | Page 6 of 20 AD8208 典型性能参数 除非另有说明，TOPR = −40°C至+125°C，TA = 25°C，VS = 5 V，RL = 25 kΩ(RL是输出负载电阻)。 0.2 1500 0.1 1000 GAIN ERROR (ppm) –0.2 –0.3 500 0 –500 –1000 –0.5 –40 –30 –20 –10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 –1500 –40 TEMPERATURE (°C) 08714-004 –0.4 TOTAL INPUT BIAS CURRENT (mA) 20 35 50 65 80 95 110 125 10 5 0 –5 –10 0.42 0.37 0.32 0.27 0.22 0.17 0.12 0.07 0.02 –15 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M –0.03 08714-005 –20 1k 图5. 典型小信号带宽 INPUT COMMON-MODE (V) 图8. 总输入偏置电流与共模电压的关系，+IN和–IN引脚相连(短路) –35 +125°C +25°C –40°C –30 A2 INPUT BIAS CURRENT (nA) –40°C 90 80 70 60 +25°C –25 +125°C –20 –15 –10 –5 0 50 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 5 08714-006 40 10 –2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 08714-008 GAIN (dB) 15 CMRR (dB) 20 0.47 25 100 5 图7. 典型增益误差与温度的关系 30 110 –10 TEMPERATURE (°C) 图4. 典型失调漂移与温度的关系 120 –25 08714-007 –0.1 0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 A2 INPUT VOLTAGE (V) 图9. A2的输入偏置电流与输入电压和温度的关系 图6. 典型CMRR与频率的关系 Rev. C | Page 7 of 20 08714-009 VOSI (mV) 0 11.0 1.6 10.5 1.5 1.4 1.3 OUTPUT VOLTAGE RANGE (V) 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 –40°C +25°C +125°C 0.4 0.3 5.0 –40 –30 –20 –10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 TEMPERATURE (°C) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 OUTPUT SINK CURRENT (mA) 8 9 10 08714-013 0.2 0.1 5.5 08714-010 MAXIMUM OUTPUT SINK CURRENT (mA) AD8208 图13. 输出电压与GND压差与输出吸电流的关系 图10. 最大输出吸电流与温度的关系 INPUT 5.8 5.5 100mV/DIV 2 OUTPUT 5.2 4.9 4.6 1V/DIV 4.3 4.0 –40 –20 0 20 40 60 80 TEMPERATURE (°C) 100 120 140 08714-014 1 08714-011 MAXIMUM OUTPUT SOURCE CURRENT (mA) 6.1 TIME (2µs/DIV) 图11. 最大输出源电流与温度的关系 图14. 上升时间 4.9 100mV/DIV 4.5 4.3 –40°C 4.1 +25°C +125°C INPUT 2 3.9 1V/DIV 3.7 3.5 3.3 3.1 OUTPUT 2.9 2.7 2.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 OUTPUT SOURCE CURRENT (mA) TIME (2µs/DIV) 图12. A2的输出电压范围与输出源电流的关系 图15. 下降时间 Rev. C | Page 8 of 20 08714-015 1 08714-012 OUTPUT VOLTAGE RANGE (V) 4.7 AD8208 2V/DIV 200mV/DIV 2 OUTPUT 08714-016 1 0.01%/DIV 1 2V/DIV TIME (2µs/DIV) TIME (20µs/DIV) 图16. 差分过载恢复时间(上升) 图19. 建立时间(下降) 1200 1000 200mV/DIV +125°C +25°C –40°C 800 INPUT COUNT 2 08714-019 2 INPUT 600 2V/DIV 400 08714-017 TIME (2µs/DIV) 0 –4 –3 –2 图17. 差分过载恢复时间(下降) –1 0 VOS (mV) 1 2 3 4 10 15 20 08714-020 200 OUTPUT 1 图20. 失调分布图 400 350 300 2 2V/DIV COUNT 0.01%/DIV 200 150 100 TIME (20µs/DIV) 0 –20 –15 –10 –5 0 5 OFFSET DRIFT (µV/°C) 图21. 失调漂移分布图 图18. 建立时间(上升) Rev. C | Page 9 of 20 08714-021 50 08714-018 1 250 2400 2100 2100 1800 1800 1500 1500 1200 1200 900 900 600 600 300 300 0 –15 –10 –5 0 5 GAIN DRIFT (ppm/°C) 10 15 +125°C +25°C –40°C 0 –0.3 –0.2 –0.1 0 0.1 GAIN ERROR (%) 图23. 增益误差 图22. 增益漂移分布图 Rev. C | Page 10 of 20 0.2 0.3 08714-037 COUNT 2400 08714-022 COUNT AD8208 AD8208 工作原理 AD8208是一款单电源差动放大器，通常用于在快速变化的 高共模电压情况下放大小差分电压。 RF1和RF2的值为10 kΩ，为放大器A2提供2 V/V的增益。引 脚A1和引脚A2相连时，AD8208提供的总系统增益为： AD8208包含两个放大器(A1和A2)、一个电阻网络、一个 小型基准电压源和一个偏置电路(未显示)，参见图24。 (A1 + A2)总增益(V/V) = 10 (V/V) x 2 (V/V) = 20 V/V 反映在A2的输出端(OUT引脚)。 RA、 RB、 RC和 RF的 比 值 调 整 到 高 精 度 水 平 ， 使 得 典 型 CMRR值超过80 dB。这一性能是通过激光微调将电阻比匹配 调整到优于0.01%的水平而实现的。 –IN RA VS RA + 输入电阻网络也会衰减差模电压。因此，A1的140 V/V增益 提供的总系统增益(从±IN到A1输出)为10 V/V，如下式所示： 增益 (A1) = 1/14 (V/V) × 140(V/V) = 10 V/V +IN – RF 一个精密微调的100 kΩ电阻与放大器A1的输出端串联。用户 可通过外部引脚(A1)使用此电阻。将A1连接到A2，并放置 一个接地电容，便可轻松实现一个低通滤波器(参见图33)。 RB RB RG RC RC A1 A2 RFILTER A1 – OUT A2 RF1 RF RM RF2 350mV GND 图24. 原理示意图 Rev. C | Page 11 of 20 + 08714-023 A1之前的输入衰减器组包括RA、RB和RC，其总串联电阻约 为400 kΩ ± 20%。这些电阻的作用是衰减输入电压，使其与 A1的输入电压范围匹配。该平衡电阻网络按1/14的比例衰 减共模信号。A1放大器输入保持在电源范围内，无论引脚 1和引脚8超过电源还是低于共模电压(地)。350 mV的基准电 压将该衰减器偏置到地以上，使放大器A1能在负共模电压 情况下工作。 AD8208 应用信息 带低端开关的高端电流检测 高轨电流检测 在带低端开关的高端电流检测的负载控制配置中，PWM 控制开关以地为参考。感性负载(电磁阀)连接到电源/电池。 开关和负载之间放置一个分流电阻(参见图25)。将分流电 阻放在高端的好处是可以监控全部电流，包括循环电流， 因为当开关断开时，分流电阻仍在环路内。此外，高端分 流电阻还能检测短路接地，从而增强控制环路的诊断能力。 在该电路配置中，当开关闭合时，共模电压下移至负轨附 近。当开关断开时，感性负载上的电压反向导致共模电压 保持在比电池电压高一个二极管压降的电平。 在高轨电流检测配置中，分流电阻以电池为参考。电流检 测放大器的输入端存在高压。当分流电阻以电池为参考时， AD8208产生线性地参考模拟输出。此外，AD8214可用来 在短至100 ns的时间内提供过流检测信号(参见图27)。对于 过流条件下必须快速关断的高电流系统，该特性很有用。 OVERCURRENT DETECTION (