中文数据手册

1 nV/√Hz低噪声
210°C仪表放大器
AD8229
产品特性
低噪声
输入噪声：1 nV/√Hz
输出噪声：45nV/√Hz
AD8229
–IN
1
8
+VS
RG
2
7
VOUT
RG
3
6
REF
+IN
4
5
–VS
高共模抑制比(CMRR)
TOP VIEW
(Not to Scale)
CMRR：126 dB(最小值，G = 100)
CMRR：80 dB(5 kHz，最小值，G = 1)
图1.
100
出色的交流特性
80
带宽：1.2 MHz (G = 100)
60
压摆率：22 V/μs
40
总谐波失真(THD)：−130 dBc (1 kHz, G = 1)
20
0
–20
增益通过单个电阻设置(G = 1至1000)
–40
额定温度范围
–60
−40°C至+210°C，SBDIP封装
−40°C至+175°C，SOIC封装
应用
井下仪器仪表
–80
–100
–55 –35 –15
5
25
45
65
85 105 125 145 165 185 205 225
TEMPERATURE (°C)
09412-016
±4 V至±17 V双电源供电
VOSI (µV)
带宽：15 MHz (G = 1)
通用性
09412-001
功能框图
通过设计保证210°C的工作温度
图2. 典型输入失调与温度的关系(G = 100)
恶劣环境下的数据采集
废气测量
振动分析
概述
AD8229是一款超低噪声仪表放大器，设计用于在大共模
宽为1.2 MHz。该架构设计中还包括用于改善输入瞬变大
电压和高温下测量小信号。
信号的建立时间的电路。AD8229具有出色的失真性能，
AD8229专门针对高温工作环境而设计，采用介质隔离工
能够用在振动分析等要求苛刻的应用中。
艺来防止高温时产生漏电流。所选择的设计架构可补偿高
增益通过单个电阻设置，增益范围为1至1000。用户可以
温下的低VBE电压。
利用参考引脚使输出电压偏移。与模数转换器接口时，此
AD8229擅长测量微小信号，可提供业界领先的1 nV/√Hz输
特性会很有用。
入噪声性能。AD8229具有高共模抑制比(CMRR)，可防止
对于大多数要求严苛的应用，AD8229提供8引脚侧面钎焊
干扰信号破坏数据采集。CMRR随着增益提高而提高，能
陶瓷双列直插式封装(SBDIP)。对于空间受限的应用，
够在最需要的时候提供高抑制性能。
AD8229提供8引脚塑料标准小型封装(SOIC)。
AD8229是目前最快的仪表放大器之一。采用电流反馈型
架构，能够在高增益时提供高带宽，比如，G = 100时，带
Rev. B
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的最新英文版数据手册。
AD8229
目录
特性.................................................................................................... 1
工作原理 ......................................................................................... 17
应用.................................................................................................... 1
架构 ............................................................................................ 17
功能框图 ........................................................................................... 1
增益选择.................................................................................... 17
概述 ................................................................................................... 1
基准引脚.................................................................................... 17
修订历史 ........................................................................................... 2
输入电压范围 ........................................................................... 18
规格.................................................................................................... 3
布局 ............................................................................................ 18
绝对最大额定值.............................................................................. 6
输入偏置电流回路 .................................................................. 19
预测寿命与工作温度的关系................................................... 6
输入保护.................................................................................... 19
热阻 .............................................................................................. 6
射频干扰(RFI) .......................................................................... 19
ESD警告....................................................................................... 6
输入级噪声计算....................................................................... 20
引脚配置和功能描述 ..................................................................... 7
外形尺寸 ......................................................................................... 21
典型工作特性 .................................................................................. 8
订购指南.................................................................................... 21
修订历史
2012年2月—修订版A至修订版B
增加8引脚SOIC封装 ...............................................................通篇
更改特性和概述部分...... 1
更改表1 ............................................................................................. 3
更改表2、热阻部分和表3 ............................................................ 6
更新外形尺寸 ................................................................................ 21
更改订购指南 ................................................................................ 21
2011年9月—修订版0至修订版A
更改特性和概述部分 ..................................................................... 1
更改表2 ............................................................................................. 6
增加预测寿命与工作温度的关系部分和图3；重新排序 ..... 6
更改图18和图19 ............................................................................ 10
修改图24至图28 ............................................................................ 11
更改图29和图30 ............................................................................ 12
更改图48 ......................................................................................... 15
更改图56 ......................................................................................... 17
更改电源部分 ................................................................................ 18
2011年1月—修订版0：初始版
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AD8229
技术规格
除非另有说明，+VS = 15 V，−VS = −15 V，VREF = 0 V，TA = 25°C，G = 1，RL = 10 kΩ。
表1.
参数
共模抑制比(CMRR)
DC至60 Hz的CMRR，1 kΩ非均衡信号源
G=1
温度漂移
G = 10
温度漂移
G = 100
温度漂移
G = 1000
5 kHz时的CMRR
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
电压噪声
谱密度1： 1 kHz
输入电压噪声，eni
输出电压噪声，eno
峰峰值：0.1 Hz至10 Hz
G=1
G = 1000
电流噪声
谱密度： 1 kHz
峰峰值：0.1 Hz至10 Hz
失调电压
输入失调，VOSI
平均温度系数(TC)
输出失调，VOSO
平均温度系数(TC)
折合到输入端的失调与电源的关系(PSR)
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
输入电流
输入偏置电流
高温
输入失调电流
高温
测试条件/注释
最小值
典型值
最大值
单位
VCM = ±10 V
86
TA= -40℃至+210℃
TA= -40℃至+210℃
TA= -40℃至+210℃
TA= -40℃至+210℃
VCM = ±10 V
134
dB
nV/V/°C
dB
nV/V/°C
dB
nV/V/°C
dB
80
90
90
90
dB
dB
dB
dB
300
106
30
126
3
VIN+, VIN− = 0 V
1
45
1.1
50
nV/√Hz
nV/√Hz
2
100
µV p-p
nV p-p
1.5
100
pA/√Hz
pA p-p
VOS = VOSI + VOSO/G
TA= -40℃至+210℃
0.1
TA= -40℃至+210℃
VS = ±5 V至±15 V
TA= -40℃至+210℃
TA= -40℃至+210℃
TA= -40℃至+210℃
TA= -40℃至+210℃
3
100
1
1000
10
86
106
126
130
dB
dB
dB
dB
70
200
35
50
TA = 210°C
TA = 210°C
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µV
µV/°C
µV
µV/°C
nA
nA
nA
nA
AD8229
参数
动态响应
小信号带宽，–3 dB
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
0.01%建立时间
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
0.001%建立时间
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
压摆率
G = 1至100
总谐波失真(前五个谐波)
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
总谐波失真(前五个谐波)
增益2
增益范围
增益误差
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
增益非线性度
G = 1至1000
增益与温度的关系
G=1
G > 10
输入
阻抗(引脚至接地)3
输入工作电压范围4
全温度范围
输出
输出摆幅，RL = 2 kΩ
高温，SBDIP封装
高温，SOIC封装
输出摆幅，RL = 10 kΩ
高温，SBDIP封装
高温，SOIC封装
短路电流
测试条件/注释
最小值
典型值
最大值
单位
15
4
1.2
0.15
MHz
MHz
MHz
MHz
0.75
0.65
0.85
5
µs
µs
µs
µs
0.9
0.9
1.2
7
µs
µs
µs
µs
22
V/µs
–130
–116
–113
–111
0.0005
dBc
dBc
dBc
dBc
%
10 V阶跃
10 V阶跃
f = 1 kHz, RL = 2 kΩ, VOUT = 10 V p-p
f = 1 kHz, RL = 2 kΩ, VOUT = 10 V p-p, G = 100
G = 1 + (6 kΩ/RG)
1
1000
V/V
0.03
0.3
0.3
0.3
%
%
%
%
VOUT = ±10 V
0.01
0.05
0.05
0.1
VOUT = -10 V至+10 V
RL = 10 kΩ
2
2
ppm
5
−100
ppm/°C
ppm/°C
−VS + 2.8
−VS + 2.8
+VS − 2.5
+VS − 2.5
GΩ||pF
V
V
−VS + 1.9
−VS + 1.1
−VS + 1.2
−VS + 1.8
−VS + 1.1
−VS + 1.2
+VS − 1.5
+VS − 1.1
+VS − 1.1
+VS − 1.2
+VS − 1.1
+VS − 1.1
TA= -40℃至+210℃
TA= -40℃至+210℃
1.5||3
对于双电源，VS = ±5 V至±18 V
TA= -40℃至+210℃
TA = 210°C
TA = 175°C
TA = 210°C
TA = 175°C
35
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V
V
V
V
V
V
mA
AD8229
参数
基准输入
RIN
IIN
电压范围
输出基准增益
基准增益误差
电源
工作范围
静态电流
高温，SBDIP封装
高温，SOIC封装
温度范围
额定性能5
SBDIP封装
SOIC封装
测试条件/注释
最小值
典型值
最大值
单位
+VS
kΩ
µA
V
V/V
%
±17
7
12
11
V
mA
mA
mA
+210
+175
°C
°C
10
70
VIN+, VIN− = 0 V
−VS
1
0.01
±4
6.7
TA = 210°C
TA = 175°C
−40
−40
总电压噪声 = √(eni2 + (eno/G)2)+ eRG2)。更多信息请参见工作原理部分。
技术规格中不包含外部增益设置电阻RG的公差如G>1，RG误差应添加到此表中的规格。
3
差分阻抗和共模输入阻抗可由引脚阻抗求出。ZDIFF = 2(ZPIN)；ZCM = ZPIN/2。
4
仅为AD8229输入级的输入电压范围。输入范围取决于共模电压、差分电压、增益和基准电压。详情见输入电压范围部分。
5
有关最大额定温度下的保证工作时间，请参阅预测寿命与工作温度的关系部分。
1
2
Rev. B | Page 5 of 24
AD8229
绝对最大额定值
预测寿命与工作温度的关系
表2.
寿命可通过高温工作寿命(HTOL)获得。根据阿伦尼乌斯
方程，并考虑假设可能存在的设计和制造故障机制来预测
寿命。HTOL依照JEDEC JESD22-A108标准。在最高工作温
度下，通过HTOL处理最少3个晶圆制造和组装批次。ADI
±VS
±50 V/增益
±1 V
±VS
-65℃至+150℃
所有高温(HT)产品均执行全面可靠性测试。
100k
-40℃至+210℃
-40℃至+175℃
245°C
200°C
4 kV
1.5 kV
200 V
10k
1k
100
10
1
120
电压超出此限值范围时，请使用输入保护电阻。更多信息请参见
,
工作原理部分。
130
140
150
160
170
180
190
200
210
OPERATING TEMPERATURE (°C)
09412-200
1
AD8229执行了全面可靠性测试。扩展工作温度下的产品
额定值
±17 V
不定
±VS
PREDICTED LIFETIME (Hours)
参数
电源电压
输出短路电流持续时间
在−IN或+IN的最大电压1
差分输入电压1
增益≤ 4
4 > 增益 > 50
增益 ≥ 50
基准引脚最大电压
存储温度范围
额定温度范围
SBDIP
SOIC
最高结温
SBDIP
SOIC
ESD
人体模型
充电器件模型
机器放电模型
图3. 预测寿命与工作温度的关系
注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损
有关最新的可靠性数据，请参阅AD8229预测寿命与工作
坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其
温度的关系文件。
它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能
够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器
件的可靠性。
热阻
θJA针对空气中使用4层JEDEC电路板(PCB)的器件而规定。
表3.
封装类型
8引脚SBDIP
8引脚SOIC
θJA
100
121
单位
°C/W
°C/W
ESD警告
ESD(静电放电)敏感器件。
带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。
尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高
能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当
的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。
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AD8229
AD8229
–IN
1
8
+VS
RG
2
7
VOUT
RG
3
6
REF
+IN
4
5
–VS
TOP VIEW
(Not to Scale)
09412-003
引脚配置和功能描述
图4. 引脚配置
表4. 引脚功能描述
引脚编号
1
2, 3
4
5
6
7
8
引脚名称
−IN
RG
+IN
−VS
REF
VOUT
+VS
描述
负输入引脚。
增益设置引脚。在RG引脚上放置电阻来设定增益。 G = 1 + (6 kΩ/RG).
正输入引脚。
负电源引脚。
基准电压引脚。使用低阻抗电压源驱动该引脚，实现输出电平转换。
输出引脚。
正电源引脚。
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AD8229
典型工作特性
除非另有说明，T = 25°C，VS = ±15，VREF = 0，RL = 2 kΩ。
60
N: 200
MEAN: 12.2
σ: 8.2
60
N: 201
MEAN: 4.0
σ: 0.7
50
50
40
30
20
20
10
10
0
–60
–40
–20
0
VOSI ±15V (µV)
20
40
60
0
0
图5. 输入失调电压的典型分布图
8
N: 200
MEAN: 10.9
σ: 3.7
120
30
100
25
80
HITS
HITS
4
6
IBIAS OFFSET (nA)
图8. 输入失调电流的典型分布图
N: 200
MEAN: 0.9
σ: 161.2
35
2
09412-007
HITS
30
09412-004
HITS
40
20
60
15
40
10
–400
–200
0
200
VOSO ±15V (µV)
400
600
800
0
–60
09412-005
0
–600
INVERTING
NONINVERTING
35
30
–20
0
20
40
60
CMRR G1 (µV/V)
图9. 共模抑制比的典型分布图，G = 1
图6. 输出失调电压的典型分布图
40
–40
09412-008
20
5
N: 200
MEAN: –6.1
σ: 6.7
35
N: 200
MEAN: –10.1
σ: 6.9
30
N: 198
MEAN: –9.1
σ: 9.9
25
HITS
20
10
10
–40
–30
–20
–10
0
10
IBIAS (nA)
20
30
0
–60
–40
–20
0
20
NINV G ERROR G1 10K ±15V (µV/V)
图10. 增益误差的典型分布图，G = 1
图7. 输入偏置电流的典型分布图
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09412-015
5
5
0
–50
20
15
15
09412-006
HITS
25
AD8229
3
3
25°C
210°C
G = 1, VS = ±5V
2
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
1
0
–1
0
–1
–2
25°C
210°C
G = 100, VS = ±5V
–4
–3
–2
–1
0
1
2
3
4
5
OUTPUT VOLTAGE (V)
–3
–5
09412-009
–4
1
2
3
4
5
8
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
25°C
210°C
4
2
0
–2
–4
–6
–8
6
4
2
0
–2
–4
–6
25°C
210°C
–8
G = 100, VS = ±12V
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
10
12
OUTPUT VOLTAGE (V)
–10
–12 –10
09412-010
–10
–12 –10
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
10
12
15
OUTPUT VOLTAGE (V)
图12. 输入共模电压与输出电压的关系，
双电源供电，VS = ±12 V；G = 1
图15. 输入共模电压与输出电压的关系，
双电源供电，VS = ±12 V；G = 100
14
14
25°C
210°C
G = 1, VS = ±15V
10
12
10
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
8
6
4
2
0
–2
–4
–6
–8
8
6
4
2
0
–2
–4
–6
–8
–10
–10
–12
–12
–10
–5
0
5
10
OUTPUT VOLTAGE (V)
15
–14
–15
09412-011
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
0
10
G = 1, VS = ±12V
6
–14
–15
–1
图14. 输入共模电压与输出电压的关系，
双电源供电，VS = ±5 V；G = 100
10
12
–2
OUTPUT VOLTAGE (V)
图11. 输入共模电压与输出电压的关系，
双电源供电，VS = ±5 V；G = 1
8
–3
09412-013
–3
–5
09412-012
–2
1
09412-014
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
2
25°C
210°C
G = 100, VS = ±15V
–10
–5
0
5
10
OUTPUT VOLTAGE (V)
图13. 输入共模电压与输出电压的关系，
双电源供电，VS = ±15 V；G = 1
图16. 输入共模电压与输出电压的关系，
双电源供电，VS = ±15 V；G = 100
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0
70
–5
60
–10
50
–25
12.60V
10
–35
0
–40
–10
–45
–20
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
10
12
14
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
GAIN = 10
20
GAIN = 1
–30
100
1k
100
100
CMRR (dB)
120
80
60
20
20
100
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
BANDWIDTH
LIMITED
60
40
10
0
1
10
CMRR (dB)
100
80
60
60
40
20
20
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
1M
100k
1M
0
BANDWIDTH
LIMITED
GAIN = 1000
GAIN = 100
GAIN = 10
GAIN = 1
80
40
09412-070
NEGATIVE PSRR (dB)
100
10
100k
140
120
1
10k
160
120
0
1k
图21. CMRR与频率的关系
GAIN = 1000
GAIN = 100
GAIN = 10
GAIN = 1
140
100
FREQUENCY (Hz)
图18. 正PSRR与频率的关系
160
100M
80
40
1
10M
GAIN = 1000
GAIN = 100
GAIN = 10
GAIN = 1
140
09412-069
POSITIVE PSRR (dB)
160
120
0
1M
图20. 增益与频率的关系
GAIN = 1000
GAIN = 100
GAIN = 10
GAIN = 1
140
100k
FREQUENCY (Hz)
图17. 输入偏置电流与共模电压的关系
160
10k
09412-018
–30
30
09412-017
GAIN (dB)
–20
–50
–14 –12 –10 –8
GAIN = 100
40
–12.28V
VS = ±15V
GAIN = 1000
1
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
图19. 负PSRR与频率的关系
图22. CMRR与频率的关系，1 kΩ非均衡信号源
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1M
09412-019
–15
09412-068
INPUT BIAS CURRENT (nA)
AD8229
12
20
10
15
8
10
6
5
4
0
2
–5
200
300
400
500
600
700
WARM-UP TIME (s)
–10
–55
0
–50
–2.5
–100
–5.0
–150
–7.5
–200
–55
–25
5
65
35
125
95
155
185
215
–10.0
TEMPERATURE (°C)
0
–55
–25
SHORT CIRCUIT CURRENT (mA)
50
0
–50
–100
–150
–200
155
185
215
TEMPERATURE (°C)
09412-073
125
65
95
125
155
185
215
215
ISHORT+
30
20
10
0
–10
–20
–30
ISHORT–
–40
95
35
图27. 电源电流与温度的关系，G = 1
40
65
5
TEMPERATURE (°C)
100
35
215
4
50
5
185
6
150
–25
155
8
图24. 输入偏置电流和输入失调电流与温度的关系
–250
–55
125
2
09412-072
INPUT BIAS
CURRENT
SUPPLY CURRENT (mA)
2.5
0
95
10
INPUT OFFSET CURRENT (nA)
5.0
50
GAIN ERROR (µV/V)
INPUT BIAS CURRENT (nA)
100
65
12
7.5
INPUT OFFSET
CURRENT
35
图26. CMRR与温度的关系，G = 1，归一化至25°C
10.0
150
5
TEMPERATURE (°C)
图23. 输入失调电压(VOSI )变化与预备时间的关系
200
–25
09412-074
100
09412-075
0
09412-071
0
09412-023
CMRR (µV/V)
CHANGE IN INPUT OFFSET VOLTAGE (µV)
AD8229
图25. 增益误差与温度的关系，G = 1，归一化至25°C
–50
–55
–25
5
35
65
95
125
155
185
TEMPERATURE (°C)
图28. 短路电流与温度的关系，G = 1
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AD8229
+VS
30
–0.4
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
+SR
25
SLEW RATE (V/µs)
–SR
20
15
10
5
–0.8
–1.2
–55°C
+125°C
–40°C
+150°C
+25°C
+210°C
+85°C
+225°C
+2.0
+1.6
+1.2
+0.8
5
35
65
95
125
155
185
–VS
09412-076
–25
215
TEMPERATURE (°C)
4
8
10
12
14
16
18
SUPPLY VOLTAGE (±VS)
图29. 压摆率与温度的关系，VS = ±15 V，G = 1
25
6
09412-029
+0.4
0
–55
图32. 输出电压摆幅与电源电压的关系，RL = 10 kΩ
+VS
+SR
–0.4
SLEW RATE (V/µs)
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
–SR
20
15
10
5
–0.8
–1.2
–55°C
+125°C
–40°C
+150°C
+25°C
+210°C
+85°C
+225°C
+2.0
+1.6
+1.2
+0.8
–25
5
35
65
95
125
155
185
215
–VS
09412-077
0
–55
TEMPERATURE (°C)
4
15
+25°C
+210°C
+85°C
+225°C
12
14
16
18
VS = ±15V
–55°C
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
+150°C
+210°C
+225°C
10
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
–1.0
–1.5
–2.0
–2.5
+2.5
+2.0
+1.5
5
0
–5
–10
+1.0
–VS
4
6
8
10
12
14
16
SUPPLY VOLTAGE (±VS)
18
–15
100
1k
10k
LOAD (Ω)
图34. 输出电压摆幅与负载阻抗的关系
图31. 输入电压限制与电源电压的关系
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100k
09412-031
+1.5
09412-028
INPUT VOLTAGE (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
–40°C
+150°C
10
图33. 输出电压摆幅与电源电压的关系，RL = 2 kΩ
+VS
–55°C
+125°C
8
SUPPLY VOLTAGE (±VS)
图30. 压摆率与温度的关系，VS = ±5 V，G = 1
–0.5
6
09412-030
+0.4
AD8229
+VS
–0.4
–0.8
100
–1.2
NOISE (nV/√Hz)
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
1000
VS = ±15V
–1.6
–55°C
+125°C
–40°C
+150°C
+25°C
+210°C
+85°C
+225°C
+1.8
+1.6
+1.2
GAIN = 1
10
GAIN = 10
GAIN = 100
1
+0.8
GAIN = 1000
100µ
1m
5m
OUTPUT CURRENT (A)
0.1
09412-032
–VS
10µ
1
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
图38. 电压噪声谱密度与频率的关系
图35. 输出电压摆幅与输出电流的关系
10
10
09412-037
+0.4
GAIN = 1
8
GAIN = 1000, 100nV/DIV
NONLINEARITY (ppm/DIV)
6
4
2
GAIN = 1, 2µV/DIV
0
–2
–4
–8
1s/DIV
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
10
OUTPUT VOLTAGE (V)
09412-083
图36. 增益非线性度，G = 1，RL = 10 kΩ
10
图39. 0.1 Hz至10 Hz RTI电压噪声，G = 1，G = 1000
16
GAIN = 1000
15
8
14
13
12
NOISE (pA/√Hz)
4
2
0
–2
–4
9
8
7
6
4
3
–8
–10
–10
11
10
5
–6
2
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
OUTPUT VOLTAGE (V)
10
09412-084
NONLINEARITY (ppm/DIV)
6
图37. 增益非线性度，G = 1000，RL = 10 kΩ
1
1
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
图40. 电流噪声谱密度与频率的关系
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100k
09412-087
–10
–10
09412-086
–6
AD8229
5V/DIV
640ns TO 0.01%
896ns TO 0.001%
1s/DIV
2µs/DIV
TIME (µs)
图44. 大信号脉冲响应与建立时间的关系(G = 10)，
10 V阶跃，VS = ±15V
图41. 1 Hz至10 Hz电流噪声
30
G=1
G=1
VS = ±15V
25°C
210°C
175°C
225°C
50mV/DIV
20
15
10
0
100
09412-048
VS = ±5V
1k
10k
100k
1M
10M
FREQUENCY (Hz)
1µs/DIV
09412-089
5
图45. 小信号响应，G = 1，RL = 10 kΩ，CL = 100 pF
图42. 大信号频率响应
G = 10
20mV/DIV
5V/DIV
750ns TO 0.01%
872ns TO 0.001%
0.002%/DIV
2µs/DIV
TIME (µs)
175°C
225°C
09412-049
25°C
210°C
09412-090
OUTPUT VOLTAGE (V p-p)
25
09412-091
50pA/DIV
09412-088
0.002%/DIV
1µs/DIV
图46. 小信号响应，G = 10，RL = 10 kΩ，CL = 100 pF
图43. 大信号脉冲响应与建立时间的关系(G = 1)，
10 V阶跃，VS = ±15V
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AD8229
25°C
175°C
210°C
225°C
1400
G = 100
SETTLING TIME (ns)
1200
SETTLED TO 0.001%
800
SETTLED TO 0.01%
600
400
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
STEP SIZE (V)
图47. 小信号响应，G = 100，RL = 10 kΩ，CL = 100 pF
图50. 建立时间与阶跃大小的关系，G = 1
1
AMPLITUDE (Percentage of Fundamental)
NO LOAD
2kΩ LOAD
600Ω LOAD
G = 1, SECOND HARMONIC
VOUT = 10V p-p
0.1
0.01
0.001
0.0001
0.00001
10
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
图48. 小信号响应，G = 1000，RL = 10 kΩ，CL = 100 pF
图51. 二次谐波失真与频率的关系，G = 1
1
1µs/DIV
AMPLITUDE (Percentage of Fundamental)
50mV/DIV
09412-093
G=1
NO LOAD
CL = 100pF
CL = 147pF
09412-096
10µs/DIV
20mV/DIV
09412-095
G = 1000
NO LOAD
2kΩ LOAD
600Ω LOAD
G = 1, THIRD HARMONIC
VOUT = 10V p-p
0.1
0.01
0.001
0.0001
0.00001
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
图49. 各种容性负载条件下的小信号响应，G = 1, RL = ∞
图52. 三次谐波失真与频率的关系，G = 1
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100k
09412-097
25°C
175°C
210°C
225°C
09412-092
200
09412-094
2µs/DIV
20mV/DIV
1000
AD8229
NO LOAD
2kΩ LOAD
600Ω LOAD
1
G = 1000, SECOND HARMONIC
VOUT = 10V p-p
0.1
THD (%)
0.1
0.01
1k
10k
100k
09412-098
100
0.00001
10
图53. 二次谐波失真与频率的关系，G = 1000
G = 1000, THIRD HARMONIC
VOUT = 10V p-p
0.01
0.001
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100k
09412-099
AMPLITUDE (Percentage of Fundamental)
NO LOAD
2kΩ LOAD
600Ω LOAD
100
1k
FREQUENCY (Hz)
图55. THD与频率的关系
0.1
0.0001
10
GAIN = 100
0.001
0.0001 GAIN = 10
GAIN = 1
FREQUENCY(Hz)
1
0.01
GAIN = 1000
0.001
0.0001
10
VOUT = 10V p-p
RL ≥ 2kΩ
图54. 三次谐波失真与频率的关系，G = 1000
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10k
100k
09412-100
AMPLITUDE (Percentage of Fundamental)
1
AD8229
工作原理
I
VB
IB
COMPENSATION
I
A1
IB
COMPENSATION
A2
C1
C2
R3
5kΩ
+VS
R4
5kΩ
NODE 1
+VS
R1
3kΩ
Q1
–IN
+VS
R2
3kΩ
+VS
+VS
OUTPUT
A3
NODE 2
Q2
R5
5kΩ
+VS
–VS
R6
5kΩ
REF
+IN
RG
RG–
–VS
RG+
–VS
–VS
–VS
09412-058
–VS
图56. 原理示意图
架构
表5. 用1%电阻实现的增益
AD8229以传统的三运放拓扑结构为基础。这种拓扑由两
1%标准表RG值(Ω)
6.04 k
1.5 k
665
316
121
60.4
30.1
12.1
6.04
3.01
级组成：一级提供差分放大的前置放大器，其后是一个消
除共模电压并提供额外放大的差动放大器。图56显示了
AD8229的简化原理图。
第一级以如下方式工作：要保持两个输入端相匹配，放大
器A1必须使Q1集电极保持在恒压状态。通过迫使RG−得
到精确–IN的二极管压降来实现。类似地，A2迫使RG+得
到恒定的+IN二极管压降。因此，差分输入电压被复制到
增益设置电阻RG上。流过这个电阻的电流也必然流过电阻
R1和R2，这就在A2和A1输出端之间产生了经增益调节的
差分信号。
计算得到的增益值
1.993
5.000
10.02
19.99
50.59
100.34
200.34
496.9
994.4
1994.355
不使用增益电阻时，AD8229默认设置G = 1。电阻RG的容
差和增益漂移会在AD8229的规范上有所附加，从而决定
第二级为差分放大器(G = 1), 由放大器A3和电阻R3至R6组
系统的总增益精度。当不使用增益电阻时，增益误差和增
成。共模信号经第二级从放大的差分信号中移除。
益漂移最小。
AD8229的传递函数为：
RG功耗
VOUT = G × (VIN+ − VIN−) + VREF
AD8229将输入差分电压复制至RG电阻。应选择合适的电
阻RG来达到预期功耗。
其中：
基准引脚
AD8229的输出电压是相对于基准引脚上的电位而言的。
这在输出信号必须偏移到精确的中间电平时会很有用。例
增益选择
如，可以将一个电压源与REF引脚相连，对输出进行电平
将一个电阻跨接在RG引脚上，即可设置AD8229的增益，
转换，使AD8229可以驱动单电源ADC。REF引脚由ESD二
电阻值计算可参考表5或利用下列增益公式。
极管保护，该引脚不应超出+VS或–VS的0.3 V以上。
RG =
6 kΩ
G −1
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AD8229
为获得最好的性能，REF引脚的源阻抗应保持在1 Ω以下。
整个频率范围内的共模抑制比
如图56所示，基准引脚REF在5 kΩ电阻的一端。REF引脚
若布局不当，会导致部分共模信号转换为差分信号，而后
附加到这个5 kΩ电阻的阻抗会导致连接到正输入端的信号
传送至仪表放大器。各输入路径的频率响应不同时，会进
被放大。附加RREF的信号放大值可由下式求出：
行信号转换。要使共模抑制比在整个频率范围内都保持较
高水平，每个路径的输入源阻抗和电容需要严格匹配。输
2(5 kΩ + RREF)/(10 kΩ + RREF)
入路径的附加源电阻(例如，用于输入保护)需要靠近仪表
只有正信号路径会被放大；负路径不受影响。这种不均衡
放大器的输入端放置，这样可以使其与PCB走线产生的寄
的放大作用会降低共模抑制比(CMRR)。
生电容的相互作用降到最低。
INCORRECT
增益设置引脚的寄生电容也能影响整个频率范围内的共模
CORRECT
抑制比(CMRR)。如果电路板设计中在增益设置引脚处有
一个元件(例如，一个开关或跳线)，那么该元件的寄生电
AD8229
AD8229
REF
容应该尽可能的小。
REF
V
电源
V
这款仪表放大器应当采用稳定的直流电压供电。电源引脚
上的噪声会对器件性能产生不利影响。欲了解更多信息，
09412-059
+
OP1177
–
请参见图18和图19中的电源抑制比(PSRR)性能曲线。
应该在尽可能靠近各电源引脚处放置一个0.1 µF电容。如图
图57. 驱动基准引脚
59所示，离该器件较远的位置可以用一个10 μF钽电容。大
输入电压范围
图11至图16显示了在多种输出电压和电源电压条件下所允
多数情况下，其它精密集成电路可以共享该钽电容。
许的共模输入电压范围。AD8229的三运算放大器架构在
+VS
使用差动放大器级消除共模电压之前，在第一级调节增
益。第一级与第二级间的内部节点(图56中的节点1和2)共
0.1µF
同获得增益信号、共模信号以及二极管压降。这一合并后
10µF
+IN
的信号会受电源电压限制，即使在单独输入和输出信号没
RG
有被限制的时候也是如此。
VOUT
AD8229
LOAD
布局
REF
–IN
电路板布局。AD8229的引脚以合乎逻辑的方式进行安
0.1µF
排，便于实现这一目标。
–VS
10µF
09412-061
为确保AD8229在PCB板级达到最佳性能，必须精心设计
图59. 电源去耦、REF及输出以局部地为参考
–IN 1
8
+VS
RG 2
7
VOUT
RG 3
6
REF
AD8229的输出电压是相对于基准引脚上的电位而言的。
+IN 4
5
–VS
应注意将REF连接至适当的局部接地。
09412-060
AD8229
TOP VIEW
(Not to Scale)
基准引脚
图58. 引脚排列图
Rev. B | Page 18 of 24
AD8229
输入偏置电流回路
流过外部保护二极管，在二极管和AD8229间放入一个小
AD8229的输入偏置电流必须有一个对地的返回路径。如
电阻，如33 Ω的电阻。
偶)应建立电流返回路径。
+
VIN+
–
INCORRECT
CORRECT
+VS
I
AD8229
+
VIN+
–
+
–VS
+
VIN–
–
–VS
+VS
I
AD8229
+VS
SIMPLE METHOD
AD8229
33
RPROTECT
VIN–
–
REF
RPROTECT
RPROTECT
+VS
AD8229
+VS
+VS
RPROTECT
33
–VS
–VS
LOW NOISE METHOD
09412-066
图60所示，无电流返回路径时，使用浮动电流源(如热电
图61. 电压超出供电轨保护
REF
高增益下大差分输入电压
–VS
–VS
如果高增益下差分电压大，则在过载条件下采用外部电阻
TRANSFORMER
+VS
与输入端串联来限制电流。各输入端的限流电阻值可由下
式求出
+VS
AD8229
1
RPROTECT ≥ 
2
AD8229
REF
REF
管(如BAV199)可用在输入端，将AD8229输入端的电流分
–VS
–VS
流，从而允许采用较小保护电阻值。
THERMOCOUPLE
+VS
+
VDIFF
C
I
AD8229
–
C
R
1
fHIGH-PASS = 2πRC
AD8229
C
REF
RPROTECT
RPROTECT
+VS
C
SIMPLE METHOD
REF
–VS
CAPACITIVELY COUPLED
图60. 建立输入偏置电流返回路径
LOW NOISE METHOD
IMAX
AD8229输入端的最大电流IMAX取决于时间和温度。室温
下，器件能承受10 mA的电流至少一天。这个时间在器件
使用寿命内累计。在210°C下，同一周期内的电流限于
输入保护
AD8229的输入端不得超过绝对最大额定值部分规定的额
定值。否则，必须在AD8229之前增加保护电路，将输入
2 mA。器件可在210°C下承受5 mA的电流一小时，此时间
在器件使用寿命内累计。
射频干扰(RFI)
电流限制在最大电流IMAX范围内。
在有强RF信号的应用中使用放大器时，一般都存在RF整
输入电压超出供电轨
如果电压会超出供电轨，则在过载条件下采用外部电阻与
输入端串联来限制电流。输入端的限流电阻值可由下式求
出噪声敏感应用中可能需要较低保护电阻。低漏电钳位二
极管(如BAV199)可用在输入端，将AD8229输入端的电流
流问题。这种干扰可能会表现为较小的直流失调电压。高
频信号可以通过仪表放大器输入端的低通RC网络滤除，
如图63所示。滤波器根据以下关系式对输入信号带宽加以
限制：
滤波器频率DIFF
分流，从而允许采用较小保护电阻值。为了确保电流主要
RPROTECT ≥
AD8229
–
图62. 大差分电压保护
09412-062
–VS
+ I
VDIFF
RPROTECT
RPROTECT
AD8229
R
CAPACITIVELY COUPLED
|V
噪声敏感应用中可能需要较低保护电阻。低漏电钳位二极
10MΩ
THERMOCOUPLE
−1V | 
− RG 
I MAX

DIFF
09412-067
TRANSFORMER
|
IN
− VSUPPLY | V
I MAX
滤波器频率CM
其中 CD ≥ 10 CC.
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AD8229
+VS
0.1µF
源电阻噪声
连接至AD8229的任意传感器都会有一定的输出电阻。输
10µF
入端可能有串联电阻，以提供过压或射频干扰保护。图64
CC
1nF
R
中，组合电阻标记为R1和R2。任意电阻，不论优质与
+IN
4.02k
CD
10nF
R
否，都会存在最低噪声。噪声与电阻值的平方根成比例。
VOUT
AD8229
RG
室温下，该值约等于4 nV/√Hz × √(电阻值，kΩ)。
REF
例如，假设正输入端的传感器和保护组合电阻为4 kΩ，负
–IN
4.02k
CC
1nF
输入端为1 kΩ，则输入电阻的总噪声为：
0.1µF
09412-063
10µF
–VS
图63. 射频干扰(RFI)抑制
仪表放大器的电压噪声
CD影响差动信号，CC影响共模信号。应适当选择R和CC的
仪表放大器的电压噪声由三个参数求得：器件输入噪声、
值，使射频干扰最小。正输入端R × CC与负输入端R × CC
输出噪声和RG电阻噪声。其计算公式为：
的不匹配会降低AD8229的CMRR性能。使CD的值比CC大
一个数量级，可以降低不匹配的影响，从而改善性能。
总电压噪声 =
电阻会增加噪声；因此，需权衡考量高频时的噪声和输入
阻抗与抗RFI，选择合适的电阻和电容值。RFI滤波器与输
例如：增益为100，增益电阻=60.4 Ω。因此，仪表放大器的
入保护可以采用相同的电阻。
电压噪声等于
输入级的噪声计算
放大器前端的总噪声很大程度上取决于本数据手册中的
1 nV/√Hz标题技术规格。主要源于三个因素：源电阻、仪
表放大器的电压噪声和仪表放大器的电流噪声。
下列计算中，噪声指的是输入(RTI)噪声。也就是说，出
现在放大器输入端的都会计入。要算出放大器输出端
仪表放大器的电流噪声
电流噪声等于源电阻乘以电流噪声。
例如，图64中，R1源电阻为4 kΩ，R2源电阻为1 kΩ，那
么，总电流噪声由下式得出：
(RTO)噪声，只需用RTI噪声乘以仪表放大器的增益即
可。
总噪声密度计算
SENSOR
仪表放大器输入端的总噪声，由源电阻噪声、电压噪声和
电流噪声的平方和再取平方根得出。
RG
例如，图64中，R1源电阻为4 kΩ，R2为1 kΩ，仪表放大器
AD8229
R2
09412-064
R1
的增益为100，那么，总输入噪声为：
图64. 源电阻来自传感器和保护电阻的AD8229
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AD8229
外形尺寸
0.528
0.520
0.512
8
5
1
0.298
0.290
0.282
4
INDEX
MARK
0.305
0.300
0.295
0.125
0.110
0.095
0.011
0.010
0.009
0.130 NOM
SEATING
PLANE
0.175 NOM
0.105
0.100
0.095
0.032
NOM
0.054
NOM
0.020
0.018
0.016
0.045
0.035
0.025
0.310
0.300
0.290
0.011
0.010
0.009
07-08-2010-B
0.105
0.095
0.085
0.320
0.310
0.300
图65. 8引脚侧面钎焊陶瓷双列直插式封装[SBDIP]
(D-8-1)
图示尺寸单位：inch
5.00 (0.1968)
4.80 (0.1890)
8
1
5
6.20 (0.2441)
5.80 (0.2284)
4
1.27 (0.0500)
BSC
0.25 (0.0098)
0.10 (0.0040)
COPLANARITY
0.10
SEATING
PLANE
1.75 (0.0688)
1.35 (0.0532)
0.51 (0.0201)
0.31 (0.0122)
0.50 (0.0196)
0.25 (0.0099)
45°
8°
0°
0.25 (0.0098)
0.17 (0.0067)
1.27 (0.0500)
0.40 (0.0157)
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AA
CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS
(IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR
REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN.
012407-A
4.00 (0.1574)
3.80 (0.1497)
图66. 8引脚标准小型封装[SOIC_N]
窄体
(R-8)
图示尺寸单位：mm和(inch)
订购指南
型号1
AD8229HDZ
AD8229HRZ
AD8229HRZ-R7
1
温度范围
-40℃至+210℃
-40℃至+175℃
-40℃至+175℃
封装描述
8引脚侧面钎焊陶瓷双列直插式封装[SBDIP]
8引脚标准小型封装[SOIC_N]
8引脚标准小型封装[SOIC_N]
Z = 符合RoHS标准的器件。
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封装选项
D-8-1
R-8
R-8
AD8229
注释
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AD8229
注释
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AD8229
注释
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registered trademarks are the property of their respective owners.
D09412sc-0-2/12(B)
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