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(shí)現(xiàn)最高的靈活性和精度。圖 2-5 展示了一個(gè)常見(jiàn)三端傳感器應(yīng)用中的輸出放大器。在這個(gè)應(yīng)用中,需要提供過(guò)壓保護(hù)以防止 PGA309 輸出端的接線錯(cuò)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(dá) 16V 的過(guò)壓保護(hù)。從內(nèi)部 ESD 結(jié)構(gòu)到 GND 或 VSA 會(huì)產(chǎn)生 0.7V 壓降。此外,RISO 還可以將 10nF RFI/EMI 容性負(fù)載與 VOUT 隔離。RFB 會(huì)增加輕微的增益誤差,但此誤差經(jīng)過(guò) PGA309 + 傳感器校準(zhǔn)后可以校準(zhǔn)掉。請(qǐng)注意,輸出放大器周?chē)姆答侟c(diǎn)取自 VOUT FILT,因此,在 PGA309 + 傳感器校準(zhǔn)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?chē)峁┑诙l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(xì)列明了 RFO 和 RGO 的典型輸出放大器電阻值以及開(kāi)環(huán)輸出電阻。這些值與典型輸出放大器開(kāi)環(huán)增益曲線和標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器穩(wěn)定性技術(shù)相結(jié)合,可以針對(duì)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(jiàn)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(xì)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(qǐng)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(jī)制來(lái)測(cè)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(dāng)于用于內(nèi)部增益設(shè)置 2 的典型電阻值。如果通過(guò)零 DAC 并設(shè)置 VDIFF = 0V 來(lái)將 VOUT 偏置到量程中點(diǎn)(VSA = +5V 時(shí)為 +2.5V),則可以使用信號(hào)發(fā)生器將 200mVPP 方波 (1kHz) 注入到 RGOEXT 端,并在 VOUT 處測(cè)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(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性瞬態(tài)響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù) VOUT 上測(cè)得的過(guò)沖和振鈴來(lái)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(duì)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(cè)出值為 0V 至 VSA?1.5V,如圖 2-7 所示。對(duì)于 10kΩ 負(fù)載,測(cè)得的輸出電壓擺幅為 0.1V 至 +2.6V,如圖所示。因此,計(jì)算得出的最小增益為 2.08。為了獲得理想性能,應(yīng)針對(duì)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(shí)的一個(gè)因素,但很容易針對(duì)每個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用進(jìn)行檢查。
圖 2-7 低壓電源時(shí)的輸出放大器最小增益