AD642
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AD642
linearization 的 transducers having exponential 输出, 和
相似物 computing, ranging 从 简单的 转变 的 自然的
relationships 在 log 表格 (e.g., computing absorbance 作 这 log-
比率 的 输入 电流), 至 这 使用 的 logarithms 在 facilitating
相似物 computation 的 条款 involving arbitrary exponents 和
multiterm 产品 和 ratios.
这 picoamp 水平的 输入 电流 和 低 补偿 电压 的 这
ad642 制造 它 合适的 为 宽 动态 范围 log 放大器.
图示 28 是 一个 图式 的 一个 log 比率 电路 employing 这
ad642 那 能 达到 较少 比 1% conformance 错误 在 5
decades 的 电流 输入, 1 na 至 100
µ
一个. 为 电压 输入,
这 动态 范围 是 典型地 50 mv 至 10 v 为 1% 错误
限制 在 这 低 终止 用 这 放大器’s 输入 补偿 电压.
图示 28. log-比率 放大器
这 转换 在 电流 (或者 电压) 输入 和 log
输出 是 accomplished 用 这 根基 发射级 汇合处 的 这 双
晶体管 q1. 假设 q1 有
β>
100, 这个 是 这 情况 为 这
指定 晶体管, 这 根基-发射级 电压 在 一侧 1 是 至 一个
关闭 approximation:
V
是 一个
=
kT
/
q
ln
I
1
/
I
S
1
这个 电路 是 arranged 至 引领 这 区别 的 这 v
是
’s 的
q1a 和 q1b, 因此 producing 一个 输出 电压 均衡的
至 这 log 的 这 比率 的 这 输入:
V
输出
=
–
K
(
V
是 一个
–
V
是 B
)
=
–
KkT
q
(ln
I
1
/
I
S
1
–ln
I
2
/
I
S
2
)
V
输出
=
–
KkT
/
q
ln
I
1
/
I
2
这 范围调整 常量, k 是 设置 用 r1 和 r
TC
至 关于 16, 至
生产 1 v 改变 在 输出 电压 每 decade 区别 在
输入 信号. r
TC
是 一个 特定的 电阻 和 一个 +3500 ppm/
°
C
温度 系数, 这个 制造 k inversely 均衡的
至 温度, compensating 为 这 “t” 在 kt/q. 这 log-比率
转移 典型的 是 因此 独立 的 温度.
这个 particular log 比率 电路 是 自由 从 这 动态 prob-
lems 那 plague 许多 其它 log 电路. 这 –3 db 带宽
是 50 khz 在 这 顶 3 decades, 100 na 至 100
µ
一个, 和
减少 smoothly 在 更小的 输入 水平. 这个 电路 needs 非
额外的 频率 补偿 为 稳固的 运作 从
输入 电流 来源, 此类 作 photodiodes, 那 将 有
100 pf 的 调往 电容. 为 大 输入 capacitances 一个
20 pf integration 电容 周围 各自 放大器 将 提供 一个
smoother 频率 回馈.
这 log 比率 放大器 能 是 readily 调整 为 最佳的
精度 用 下列的 这个 简单的 程序. 第一, 应用 v1 =
v2 = –10.00 v 和 调整 “balance” 为 v
输出
= 0.00 v. next
应用 v1 = –10.00 v, v2 = –1.00 v 和 调整 增益 为 v
输出
=
+1.00 v. repeat 这个 程序 直到 增益 和 balance readings
是 在里面 2 mv 的 完美的 值.
这 低 输入 偏差 电流 (35 pa) 和 低 噪音 特性
的 这 ad642 制造 它 合适的 为 electrometer 产品
此类 作 photo 二极管 前置放大器 和 picoampere 电流-至-
电压 转换器. 这 使用 的 guarding 技巧 在 打印
电路 板 布局 和 构建 是 核心的 在 打印 电路
板 布局 和 构建 是 核心的 为 实现 这
ultimate 在 低 泄漏 效能 那 这 ad642 能
deliver. 这 输入 guarding scheme 显示 在 图示 29 将
降低 泄漏 作 更 作 可能; 这 守卫 环绕 应当 是
应用 至 两个都 sides 的 这 板. 这 守卫 环绕 是 连接
至 一个 低 阻抗 潜在的 在 这 一样 水平的 作 这 输入.
高 阻抗 信号 线条 应当 不 是 扩展 为 任何
unnecessary 长度 在 一个 打印 电路; 至 降低 噪音 和
泄漏, 它们 必须 是 carried 在 rigid shielded cables.
图示 29. 板 布局 为 guarding 输入
输入 保护
这 ad642 是 有保证的 为 一个 最大 safe 输入 潜在的
equal 至 这 电源 供应 潜在的. 这 输入 平台 设计 也
准许 差别的 输入 电压 的 向上 至
±
0.5 伏特 当
维持 这 全部 差别的 输入 阻抗 的 10
12
Ω
. 这个
制造 这 ad642 合适的 为 低 速 电压 comparators
直接地 连接 至 一个 高 阻抗 源.
许多 仪器 situations, 此类 作 flame detectors 在 gas
chromatographs, 包含 度量 的 低 水平的 电流
从 高-电压 来源. 在 此类 产品, 一个 传感器 故障
情况 将 应用 一个 非常 高 潜在的 至 这 输入 的 这
电流-至-电压 converting 放大器. 这个 possibility necessi-
tates 一些 表格 的 输入 保护. 许多 electrometer 类型
设备, 特别 cmos 设计, 能 需要 elaborate 齐纳
保护 schemes 这个 常常 compromise 整体的 perfor-
mance. 这 ad642 需要 输入 保护 仅有的 如果 这 源
是 不 电流 限制, 和 作 此类 是 类似的 至 许多 jfet-
输入 设计. 这 失败 模式 将 是 overheating 从
excess 电流 相当 比 电压 损坏. 如果 这 源 是
不 电流-限制, 所有 那 是 必需的 是 一个 电阻 在 序列 和
这 影响 输入 终端 所以 那 这 最大 超载
电流 是 1.0 毫安 (为 例子, 100 k
Ω
为 一个 100 volt 超载).
这个 简单的 scheme 将 导致 非 重大的 减少 在
效能 和 给 完全 超载 保护. 图示 30
显示 恰当的 连接.
图示 30. ad642 输入 保护
c632c–5–12/86
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