ZHCUB80C August 2004 – July 2023 PGA309
PGA309 的輸出放大器部分可以在終端應(yīng)用中實現(xiàn)最高的靈活性和精度。圖 2-5 展示了一個常見三端傳感器應(yīng)用中的輸出放大器。在這個應(yīng)用中,需要提供過壓保護以防止 PGA309 輸出端的接線錯誤,還需要在傳感器模塊輸出端提供 10nF 電容器以用于 EMI/RFI 濾波。在此配置中,RISO 和 RFB 可以將流入 VOUT 和 VFB 的電流限制到大約 150mA [(16V ? 0.7V)/100Ω],從而在 VOUT FILT 上提供高達 16V 的過壓保護。從內(nèi)部 ESD 結(jié)構(gòu)到 GND 或 VSA 會產(chǎn)生 0.7V 壓降。此外,RISO 還可以將 10nF RFI/EMI 容性負載與 VOUT 隔離。RFB 會增加輕微的增益誤差,但此誤差經(jīng)過 PGA309 + 傳感器校準后可以校準掉。請注意,輸出放大器周圍的反饋點取自 VOUT FILT,因此,在 PGA309 + 傳感器校準之后,輸出放大器將精確調(diào)節(jié) VOUT FILT 以匹配所需的傳感器調(diào)節(jié)電壓。CF 在輸出放大器周圍提供第二條反饋路徑以確保穩(wěn)定性。根據(jù)所示配置,輸出放大器在內(nèi)部輸出放大器增益從 2(125kHz 帶寬,63° 環(huán)路增益相位裕度,典型值)到 9(64kHz 帶寬,86° 環(huán)路增益相位裕度,典型值)的范圍內(nèi)可保持穩(wěn)定。表 2-1 詳細列明了 RFO 和 RGO 的典型輸出放大器電阻值以及開環(huán)輸出電阻。這些值與典型輸出放大器開環(huán)增益曲線和標準運算放大器穩(wěn)定性技術(shù)相結(jié)合,可以針對特定的傳感器應(yīng)用量身定制和配置輸出放大器。
圖 2-5 常見三端傳感器應(yīng)用中的輸出放大器| 增益 | RFO 典型值 (k?) |
RGO 典型值 (kΩ) |
|---|---|---|
| 2 | 18 | 18 |
| 2.4 | 21 | 15 |
| 3 | 24 | 12 |
| 3.6 | 26 | 10 |
| 4.5 | 28 | 8 |
| 6 | 30 | 6 |
| 9 | 32 | 4 |
除了使用自己的內(nèi)部增益設(shè)置電阻 RFO 和 RGO 外,輸出放大器還可以使用外部反饋電阻 RFOEXT 和 RGOEXT,如圖 2-6 所示。表 2-2 詳細列明了寄存器 4 中用于所需的輸出放大器增益配置的位。要使用外部反饋電阻,請將 GO2、GO1 和 GO0 設(shè)置為全 1。除了允許使用外部反饋電阻之外,該配置還提供了一種方便的機制來測試輸出放大器的穩(wěn)定性,即使要使用內(nèi)部增益設(shè)置也是如此。如圖 2-6 所示,外部反饋電阻 RFOEXT 和 RGOEXT 均設(shè)置為 18kΩ,相當于用于內(nèi)部增益設(shè)置 2 的典型電阻值。如果通過零 DAC 并設(shè)置 VDIFF = 0V 來將 VOUT 偏置到量程中點(VSA = +5V 時為 +2.5V),則可以使用信號發(fā)生器將 200mVPP 方波 (1kHz) 注入到 RGOEXT 端,并在 VOUT 處測量響應(yīng)。這樣可以為給定配置中的輸出放大器提供瞬態(tài)響應(yīng)。可以使用主要兩極系統(tǒng)的標準穩(wěn)定性瞬態(tài)響應(yīng)標準,根據(jù) VOUT 上測得的過沖和振鈴來確定合適的相位裕度。
圖 2-6 使用外部反饋電阻 RFOEXT 和 RGOEXT 的輸出放大器| GO2 [14] |
GO1 [13] |
GO0 [12] |
輸出放大器增益 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 2 |
| 0 | 0 | 1 | 2.4 |
| 0 | 1 | 0 | 3 |
| 0 | 1 | 1 | 3.6 |
| 1 | 0 | 0 | 4.5 |
| 1 | 0 | 1 | 6 |
| 1 | 1 | 0 | 9 |
| 1 | 1 | 1 | 禁用內(nèi)部反饋 |
對于低壓電源應(yīng)用,輸出放大器的最小增益與其 IVR 和輸出電壓擺幅有關(guān)。在圖 2-7 中,電源電壓降至 +2.7V。輸出放大器的 IVR 測出值為 0V 至 VSA?1.5V,如圖 2-7 所示。對于 10kΩ 負載,測得的輸出電壓擺幅為 0.1V 至 +2.6V,如圖所示。因此,計算得出的最小增益為 2.08。為了獲得理想性能,應(yīng)針對此應(yīng)用調(diào)節(jié)輸出放大器,使最小增益為 2.4。通常,這只是電壓較低時的一個因素,但很容易針對每個單獨的應(yīng)用進行檢查。
圖 2-7 低壓電源時的輸出放大器最小增益