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如何设计一个获取“Up There”反馈的电路

  凌力尔特企业的Over-the-Top运算放大器具有输入级拓扑结构,允许它们在正电源轨上方运行闭环。当电压分开时以及关闭或完全断电时,输入仍保持高阻抗。它们在稳健系统中是必不可少的,在不稳定的电源排序中需要可靠性。 LT6015,LT6016和LT6017将运算放大器的工作输入电压能力扩展至76V,并在所有共模输入电压和温度范围内通过350μV(最大值)的微调偏移电压提高精度。

输入拓扑 - 工作原理

图1所示为Over-The-Top输入级。在低共模时,PNP Q1和Q2形成常规由I1提供的带尾电流的精密差分对。

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图1LT6015上的顶部输入级可将共模电压降至76V,与正电源电压无关。

差分对将其集电极电流转发到折叠的共源共栅对Q7,Q8,然后驱动输出级。当共模电压上升到上部电源轨的1V以内时,Q9开始从差分对中窃取尾电流并使其通过Q11,Q12的Widlar,然后将二极管连接对Q3,Q4依次向上偏置。偏置精密公共碱基对Q5,Q6。 Q5和Q6的集电极并联成与之前相同的折叠式共源共栅。因此,Q1,Q2差分对和Q5,Q6公共基极对基本上并联,每对处理特定的输入共模范围。这种方法的真正强大之处在于Q12(以及所涉及的所有其他结点)可以处理高达76V的电压。这意味着即使远远高于V +,Q5,Q6输入级也是有效且精确的,只要反馈也可以在那里运行,运算放大器仍保持闭环状态。请注意,Q5和Q6不提供电流增益,因此LT6015最差情况下15nA的偏移电流在Over-The-Top模式下升至500nA。

图2的电路是一个简单的4电阻差动放大器。在V IN 处施加的差分输入电压出现在输出端,增加了100倍,而V CM 的影响相对较小,尤其是在拨入CMRR调整时。运放输入可以采用高于-5V电源76V的共模电压。

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图2增益为100差分放大器。 LT6015的顶部输入级可以处理高于V-的76V共模输入电压,与正电源电压无关。

V CM + V IN 由于+输入端的电阻分压器衰减,施加到输入电阻的电压可能略高。由于偏移电流导致的高输入电压极端情况下的最坏情况输入误差为500μV,典型值在-5V和+ 5V之间具有更好的精度。

高端电流检测

图3的电路是一个精密高端电流检测放大器,可在宽输入共模范围内工作,并在电源消失时达到高阻抗。运算放大器的输入保持高电平,反馈电平通过FET“向上”移位。

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图3即使在单5V电源上,高端电流检测放大器也可工作在76V。 FET提供反馈。满量程输出受V BAT 和V SUPPLY 限制。 330Ω输出电阻是预防措施 - 见文本。对于稳健操作,如果V SUPPLY 变低或完全移除,则所有输入变为高阻抗,因此V BAT 未加载。

因为FET工作于V BAT ,所以当输出接近V BAT - V R1 - V DS <时/子>。 R1和R3设置增益精度。有人可能会认为R2可以是5%容差电阻,但它是为了准确地抑制由输入偏置电流产生的直流误差而添加的,这在Over-The-Top模式下非常高,所以1%不是浪费。对于吉姆·威廉姆斯来说,R4就是一个人,他从不想看到没有电阻的MOSFET栅极。 R5是一个带有警示故障的限流电阻。如果此电路在较高的V BAT 和V SUPPLY 下工作,并且正在驱动下电源或较低的电源,则下游电路具有保护二极管它的轨道,然后不可预测的系统毛刺可能会驱动FET栅极高电平,将整个V BAT 电压放在R3上。 R5保持任何下游保护二极管或短路一定距离,并且应根据值和功率进行调整,假设FET可以接通硬度。这是在设计高压系统稳健性时所需的电路考虑的一个例子。

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图4扩展范围高端电流V SOURCE 的读出放大器低至0.2V。

为了扩展高端电流检测放大器的适用性以降低输入电压,可以使用双LT6016,如图所示图4.在第一级中获得较少的增益可使MOSFET源极电压保持较低,从而允许较低的输入共模电压限制降至0.2V。电路增益在第二个放大器级恢复。

结论

Over-the-Top LT6015系列放大器提供工业系统设计人员使用传统的低压稳压电源轨进行高压监测的精密解决方案。这些放大器内置了许多极端工作条件的保护机制,以确保稳健的设计。

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