用于處理可變電橋信號(hào)的比例電壓轉(zhuǎn)換接口集成

1 概述

　　AM417是德國(guó)Analog Microelectronics公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)用于處理可變電橋信號(hào)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(hào)可以成比例地自動(dòng)跟蹤電源電壓的變化，這點(diǎn)對(duì)于共用一組電源的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常有用。因此，這種電路對(duì)于處理來(lái)自諸如硅壓力傳感器的差分輸出信號(hào)十分理想。AM417是由一個(gè)用于換能器的比例輸出電流源、一個(gè)用于處理差分輸入信號(hào)的高精度前置放大器和一個(gè)電壓輸出級(jí)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(guò)外接電阻來(lái)調(diào)整。它的電壓輸出級(jí)為開(kāi)路集電極輸出，輸出的電流可達(dá)10mA。用一個(gè)外接電阻就可以最大限度地對(duì)輸出電流進(jìn)行有效的控制。

　　通過(guò)使用AM417的基本功能可對(duì)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(gè)理想的應(yīng)用于傳感器的接口集成電路。

　　2 主要特點(diǎn)和引腳功能

　　AM417是一個(gè)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(dòng)化以及傳感器電壓轉(zhuǎn)換接口電路中，其主要特點(diǎn)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(kāi)路集電極輸出驅(qū)動(dòng);

　　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(shuō)明。

　　3 工作原理

　　AM417是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于處理可變電橋輸出信號(hào)(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(lái)自硅壓力傳感器差分輸出信號(hào)的溫度補(bǔ)償、傳感器經(jīng)過(guò)變換后的輸出信號(hào)范圍調(diào)整、以及同步比例跟蹤電源電壓的變化等問(wèn)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(xiàn)性放大器輸入和開(kāi)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(lì)電源，它的電流IIB可以通過(guò)外接電阻R1調(diào)節(jié)，式子如下：

　　IIB=VB/(10R1)

　　而高精度的線(xiàn)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(hào)。AM417的開(kāi)路集電極輸出級(jí)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(guò)一個(gè)外接的開(kāi)路集電極三極管T1(由電壓輸出級(jí)驅(qū)動(dòng))來(lái)完成，其輸出級(jí)電流可達(dá)11mA。而增益GOUT可以通過(guò)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(guò)G=GIAGOUT整個(gè)系統(tǒng)的增益。

　　3.2 電流限制

　　對(duì)管腳VOUT進(jìn)行簡(jiǎn)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(guò)串接在三極管T1發(fā)射極上的電阻R2來(lái)調(diào)節(jié)(見(jiàn)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(gè)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(shí)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(hào)的傳感器輸出信號(hào)有不同的范圍，因此通過(guò)調(diào)節(jié)輸出級(jí)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(lái)調(diào)整，參見(jiàn)圖3。

　　4 應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　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)：