用于處理可變電橋信號的比例電壓轉(zhuǎn)換接口集成

1 概述

　　AM417是德國Analog Microelectronics公司開發(fā)的一個用于處理可變電橋信號的低成本比例電壓轉(zhuǎn)換接口集成電路，該電路的輸出信號可以成比例地自動跟蹤電源電壓的變化，這點對于共用一組電源的控制系統(tǒng)來說非常有用。因此，這種電路對于處理來自諸如硅壓力傳感器的差分輸出信號十分理想。AM417是由一個用于換能器的比例輸出電流源、一個用于處理差分輸入信號的高精度前置放大器和一個電壓輸出級組成的。其增益、偏置和輸出電壓范圍(最大為0.4～0.5V)可以通過外接電阻來調(diào)整。它的電壓輸出級為開路集電極輸出，輸出的電流可達(dá)10mA。用一個外接電阻就可以最大限度地對輸出電流進(jìn)行有效的控制。

　　通過使用AM417的基本功能可對傳感器標(biāo)準(zhǔn)化所需要的所有重要參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，AM417具有很小的尺寸(SO8)和很低的成本，是一個理想的應(yīng)用于傳感器的接口集成電路。

　　2 主要特點和引腳功能

　　AM417是一個低成本的比例電壓轉(zhuǎn)換接口集成電路，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化以及傳感器電壓轉(zhuǎn)換接口電路中，其主要特點如下：

　　工作電壓為5V±5%(跟蹤比例范圍);

　　具有較寬的工作溫度范圍(-40～+100℃);

　　帶有用于傳感器的比例電流源;

　　內(nèi)置輸出5mA的開路集電極輸出驅(qū)動;

　　增益系數(shù)和電壓偏置可調(diào);

　　輸出電壓范圍可調(diào);

　　采用小尺寸(SO8)封裝;

　　成本低。

　　圖1所示是AM417接口集成電路的引腳排列，表1所列為其引腳功能說明。

　　3 工作原理

　　AM417是一個專門用于處理可變電橋輸出信號(如硅壓力傳感器)的比例電壓轉(zhuǎn)換接口集成電路。利用電路中的比例電流源，可以較容易地解決和處理來自硅壓力傳感器差分輸出信號的溫度補(bǔ)償、傳感器經(jīng)過變換后的輸出信號范圍調(diào)整、以及同步比例跟蹤電源電壓的變化等問題。

　　AM417比例電壓轉(zhuǎn)換接口電路內(nèi)部由比例電流源、高精度線性放大器輸入和開路集電極輸出等三部分組成。圖2是AM417的工作原理圖。該器件的外部應(yīng)用電路連接圖如圖3所示。

　　其中，比例電流源可用于傳感器的激勵電源，它的電流IIB可以通過外接電阻R1調(diào)節(jié)，式子如下：

　　IIB=VB/(10R1)

　　而高精度的線性放大器(內(nèi)置固定增益GIA=10)則主要用于處理差分電橋信號。AM417的開路集電極輸出級的主要功能有：電壓輸出、電流限制以及輸出電壓的調(diào)整等。

　　3.1 電壓調(diào)整

　　AM417電壓輸出主要通過一個外接的開路集電極三極管T1(由電壓輸出級驅(qū)動)來完成，其輸出級電流可達(dá)11mA。而增益GOUT可以通過外接電阻R3和R4在2～11之間進(jìn)行調(diào)整。公式如下：

　　GOUT=R3/(R3+R4)

　　從而可通過G=GIAGOUT整個系統(tǒng)的增益。

　　3.2 電流限制

　　對管腳VOUT進(jìn)行簡單的電位鉗制可限制它與VCC之間的電壓降變化，AM417的最大輸出電壓為：VOUTmax=VCC-1.5VBE(T)。而最大電流則可通過串接在三極管T1發(fā)射極上的電阻R2來調(diào)節(jié)(見圖3)。公式如下：

　　IVOUTmax≈380mV/R2

　　如果不需要電流限制，三極管T1的發(fā)射極可以直接接在電源電壓VCC(R2=OΩ)上。一個恰當(dāng)?shù)娜龢O管T1(VBE-溫度漂移：-2mV/℃典型值)和集成電路AM417的熱接觸可以降低總的輸出電流IOUT的溫度漂移，同時也可提高電路的電流限制能力。

　　3.3 可調(diào)輸出電壓范圍

　　由于同型號的傳感器輸出信號有不同的范圍，因此通過調(diào)節(jié)輸出級的增益GOUT可以使最大輸出電壓增益符合要求，輸出電壓的偏置可以由傳感器的偏置調(diào)整電阻R01和R02來調(diào)整，參見圖3。

　　4 應(yīng)用設(shè)計

　　在圖3所示的AM417基本應(yīng)用電路中。其各外接元件的參數(shù)值如表2所列。在這些外接元件參數(shù)條件下，才如下電路的各主要參數(shù)：