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过温超时下的测量准确性和稳定性

使用产品

Intersil’s ISL28617 (40V测量放大器)

VPG的FRSM 2512箔电阻 (120 kΩ, 30 kΩ, 12 kΩ, 1.2 kΩ)

Fig.I: 28617简化图

 

面临的挑战

要设计一个高性能的测量放大器电路,保证在宽温度范围(-40℃~+125℃)内具有高增益精确度。我们分别测试了使用高性能薄膜电阻和VPG箔电阻的ISL28617测量放大器的性能,确认了最佳方案。

ISL28617是高性能,差分输入与输出的测量放大器。它可以在8V(±4V)到40V(±20V)的范围内工作,差分输入电压可高达±34V。输出级有一个经差分模数转换器驱动设备优化的轨对轨输出驱动能力,输出可以控制在模数转换器电源电压之内,低至3V(±1.5V)。它的通用性和小封装使得它适合许多该类型的应用。图1是ISL28617的简图,显示了通过两个外接电阻RIN和RFB,ISL28617的增益可以实现从0.1到10000。

增益精确度取决于RIN和RFB的匹配。增益电阻采用开尔文连接,消除了PCB跟踪阻值产生的增益误差。输入和输出级有独立的电源针,使得附在高共模电压上的输入信号电平移动到低压设备,如一个模数转化器。轨到轨输出级可以使用和模数转换器同样的电源,保留了模数转换器最大输入动态范围和消除模数转换器输入过载。

ISL28617测量放大器的特性:

提供了最适合驱动模数转化器的全差分,轨对轨输出。

限制了输出摆幅,防止输出过载

允许任何增益(0.1)

通过去除片装零件精度和外在的PCB寄生电阻,最大化增益准确性

维持CMRR大于100dB,降低CMRR敏感度来提高电阻精度

从双极模拟输入信号源到单级,双极模数转换器输出终端提供电平移动接口

使用外电路电阻精度控制放大器精度水平

问题所在

测量放大器的增益取决于RFB/RIN的比率,电阻温度漂移和不稳定性产生增益误差,并最终限制了系统精确度。即使使用完美匹配的电阻,板级的环境条件可能给电阻强加不同的温度,所以需要一个低温飘电阻来满足要求。对于不同电压下的电阻的高增益,电压系数和不同的自热也会造成额外的误差。

解决方案

Intersil的新ISL28617仪表放大器使用了VPG箔电阻,达到理想的优越性能。这些电阻采用了创新技术,实现了绝对温飘0.2ppm/℃(-55℃~+125℃,参考温度+25℃)和±0.05ppm/℃(0℃~+60℃,参考温度+25℃)。利用箔电阻的稳定性和可靠性,设计师极大减少了电路误差,提高了电路整体性能。

温飘

电压系数

热稳定性

精度

负载寿命稳定性

高速响应时间

热电动势

静电放电

不可测电压系数

使用者如是说

为了检测性能,ISL28617(图2)分别使用了高性能薄膜电阻和VPG箔电阻。图3为测试设备。从图4中看到,薄膜电阻(黄线)在室温下性能非常好,但是当环境温度变化,性能急速下降。箔电阻(白线)在室温下性能也非常好,在环境温度改变之后仍然性能出色。

Fig. 2: Intersil的ISL28617放大器

Fig.3: Intersil的ISL28617放大器里有一个测试夹具,R1和R2外接在PCB上,其中包括薄膜或者箔电阻。

热风枪对着电阻改变环境温度到+125℃。

Fig. 4: 图片显示电阻(R1和R2)受热风枪影响随着环境温度的上升,阻值以ppm为单位从初始值开始变化

白线=VPG箔电阻

黄线=薄膜电阻

点击次数: 133 次   更新时间:2017-12-14  【打印此页】  【关闭
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杨英