中文数据手册

具有轨到轨输出的JFET
输入仪表放大器，采用MSOP封装
AD8220
产品特性
引脚配置
8
+VS
RG
2
7
VOUT
RG
3
6
REF
+IN
4
5
–VS
03579-005
1
图1.
10n
1n
IBIAS
100p
10p
IOS
1p
–50
03579-059
0.1p
–25
应用
医疗仪器
精密数据采集系统
传感器接口
AD8220
–IN
TOP VIEW
(Not to Scale)
INPUT BIAS CURRENT (A)
低输入电流
输入偏置电流：10 pA(最大值，B级)
输入失调电流：0.6 pA(最大值，B级)
高共模抑制比(CMRR)
CMRR：100 dB(最小值，G = 10，B级)
CMRR：80 dB(最小值，至5 kHz，G = 1，B级)
出色的交流特性、低功耗
带宽：1.5 MHz (G = 1)
输入噪声：14 nV/√Hz (1 kHz)
压摆率：2 V/μs
静态电源电流：750 μA(最大值)
通用性
MSOP封装
轨到轨输出
输入电压范围低于负供电轨
4 kV ESD保护
4.5 V至36 V单电源
±2.25 V至±18 V双电源
增益通过单个电阻设置(G = 1至1000)
通过汽车应用认证
0
25
50
75
100
125
150
TEMPERATURE (°C)
图2. 输入偏置电流和失调电流与温度的关系
概述
AD8220是第一款单电源、JFET输入仪表放大器，采用
750 μA，是电池供电设备的理想选择。
MSOP封装。它针对高性能、便携式仪器的需要而设计，
增益通过单个电阻设置，增益范围为1至1000。提高增益
直流时的最小共模抑制比(CMRR)为86 dB，在5 kHz、G = 1
时的最小CMRR为80 dB。最大输入偏置电流为10 pA，在
整个工业温度范围内通常保持在300 pA以下。虽然采用JFET
输入，但AD8220的噪声转折频率典型值仅为10 Hz。
随着混合信号处理技术日益普及，各系统所需的电源数量
也不断增加。AD8220正是为缓解这一问题而设计。它既可
以采用±18 V双电源供电，也可以采用+5 V单电源供电。
在便携式应用中常见的低电源电压下，其轨到轨输出级可
以使动态范围达到最大。它能够采用5 V单电源工作，因而
将同时提高共模抑制比。将AD8220设置为较大增益时，将
有益于读取小信号时需要较高CMRR的测量应用。
用户可以利用参考引脚使输出电压偏移。与模数转换器接
口时，此特性会很有用。
AD8220采用MSOP封装，所用电路板面积大约为SOIC的一
半。A级和B级器件的额定温度范围为−40°C至+85°C工业
温度范围，W级器件的额定温度范围为−40°C至+125°C汽
车应用温度范围。
无需使用较高电压的双电源。AD8220的最大静态电流仅为
Rev. B
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的最新英文版数据手册。
AD8220
目录
产品特性 ...........................................................................................1
电源调整与旁路...................................................................... 21
应用....................................................................................................1
输入偏置电流返回路径 ........................................................ 21
引脚配置 ...........................................................................................1
输入保护................................................................................... 21
概述....................................................................................................1
RF干扰 ...................................................................................... 22
修订历史 ...........................................................................................2
共模输入电压范围 ................................................................. 22
技术规格 ...........................................................................................3
驱动ADC .................................................................................. 22
绝对最大额定值..............................................................................8
应用信息 ........................................................................................ 23
ESD警告.......................................................................................8
交流耦合仪表放大器............................................................. 23
引脚配置和功能描述 .....................................................................9
差分输出................................................................................... 23
典型性能参数 ............................................................................... 10
心电图信号调理...................................................................... 25
工作原理 ........................................................................................ 19
外形尺寸 ........................................................................................ 26
增益选择................................................................................... 20
订购指南................................................................................... 26
布局布线................................................................................... 20
汽车应用产品 .......................................................................... 26
基准引脚................................................................................... 21
修订历史
2010年5月—修订版A至修订版B
2007年5月—修订版0至修订版A
增加W级 ....................................................................................通篇
更改表1 .............................................................................................3
更改“产品特性”和“概述”部分 .....................................................1
更改“技术规格”部分和表1 ...........................................................3
更改表2 .............................................................................................5
更新“外形尺寸”部分................................................................... 26
更改“订购指南”部分................................................................... 26
增加“汽车应用产品”部分 .......................................................... 26
更改表2 .............................................................................................5
更改表3 .............................................................................................8
更改图6和图7 ............................................................................... 10
更改图23和图24 ........................................................................... 13
更改“工作原理”部分................................................................... 19
更改“布局布线”部分................................................................... 20
更改“订购指南”部分................................................................... 26
2006年4月—修订版0：初始版
Rev. B | Page 2 of 28
AD8220
技术规格
除非另有说明，VS+ = 15 V，VS− = −15 V，VREF = 0 V，TA = 25°C，A级和B级的TOPR = −40°C至+85°C，W级的
TOPR = −40°C至+125°C，G = 1，RL = 2 kΩ1。
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
G = 10
G = 100
G = 1000
5 kHz时的CMRR
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
噪声
电压噪声，1 kHz
输入电压噪声，eni
输出电压噪声，eno
RTI，0.1 Hz至10 Hz
G=1
G = 1000
电流噪声
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
全温度范围
输入失调电流
全温度范围
动态响应
小信号带宽
−3 dB
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
测试条件
A、B级为TA，
W级为TOPR
VCM = ±10 V
最小值
A级
典型值
最大值 最小值
B级
典型值
最大值 最小值
W级
典型值 最大值
单位
78
94
94
94
86
100
100
100
77
92
92
92
dB
dB
dB
dB
74
84
84
84
80
90
90
90
72
80
80
80
dB
dB
dB
dB
VCM = ±10 V
RTI噪声 =
√(eni2 + (eno/G)2), TA
VIN+, VIN− = 0 V
VIN+, VIN− = 0 V
f = 1 kHz
VOS = VOSI + VOSO /G
TA
TOPR
TA
TOPR
VS = ±5 V至±15 V，
A、B级为TA，
W级为TOPR
TA
TOPR
TA
TOPR
14
90
14
90
5
0.8
1
5
0.8
1
−250
−10
−750
−10
+250
+10
+750
+10
86
96
96
96
−125
−5
−500
−5
17
100
+125
+5
+500
+5
86
100
100
100
nV/√Hz
nV/√Hz
5
0.8
1
µV p-p
µV p-p
fA/√Hz
−250
−10
−750
−10
+250
+10
+750
+10
80
92
92
92
25
0.3
14
90
dB
dB
dB
dB
10
25
100
2
10
0.3
2
0.6
0.005
0.005
1500
800
120
14
1500
800
120
14
µV
µV/°C
µV
µV/°C
pA
nA
pA
nA
TA
Rev. B | Page 3 of 28
1500
800
120
14
kHz
kHz
kHz
kHz
AD8220
参数
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
增益
增益范围
增益误差
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
增益非线性度
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
G=1
G = 10
G = 100
增益与温度的关系
G=1
G > 10
输入
阻抗(引脚至地)2
输入工作电压范围3
全温度范围
输出
输出摆幅
全温度范围
短路电流
基准输入
RIN
IIN
电压范围
输出增益
测试条件
10 V阶跃，TA
最小值
10 V阶跃，TA
TA
2
G = 1 + (49.4 kΩ/RG)，
A、B级为TA，
W级为TOPR
1
VOUT = ±10 V
−0.06
−0.3
−0.3
−0.3
VOUT = −10 V至+10 V，
TA
RL = 10 kΩ
RL = 10 kΩ
RL = 10 kΩ
RL = 10 kΩ
RL = 2 kΩ
RL = 2 kΩ
RL = 2 kΩ
TA
对于双电源，
VS = ±2.25 V至±18 V
TOPR
RL = 10 kΩ, TA
TOPR
TA
TA
A级
典型值
B级
典型值
最大值 最小值
W级
典型值 最大值
单位
5
4.3
8.1
58
5
4.3
8.1
58
5
4.3
8.1
58
µs
µs
µs
µs
6
4.6
9.6
74
6
4.6
9.6
74
6
4.6
9.6
74
µs
µs
µs
µs
2
2
V/µs
1000
1
1000
1
1000
V/V
+0.06
+0.3
+0.3
+0.3
−0.04
−0.2
−0.2
−0.2
+0.04
+0.2
+0.2
+0.2
−0.1
−0.8
−0.8
−0.8
+0.1
+0.8
+0.8
+0.8
%
%
%
%
10
5
30
400
10
10
50
15
10
60
500
15
15
75
10
5
30
400
10
10
50
15
10
60
500
15
15
75
10
5
30
400
10
10
50
15
10
60
500
15
15
75
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
3
10
−50
2
5
−50
3
10
−50
ppm/°C
ppm/°C
GΩ||pF
V
104||5
104||5
104||5
−VS −
0.1
−VS −
0.1
+VS −
2
+VS −
2.1
−VS −
0.1
−VS −
0.1
+VS −
2
+VS −
2.1
−VS −
0.1
−VS −
0.1
+VS − 2
+VS −
2.2
V
−14.7
−14.6
+14.7
+14.6
−14.7
−14.6
+14.7
+14.6
−14.7
−14.3
+14.7
+14.3
V
V
mA
kΩ
µA
V
V/V
V/V
15
15
40
VIN+, VIN− = 0 V
15
40
70
+VS
−VS
TA
最大值 最小值
−VS
1±
0.0001
Rev. B | Page 4 of 28
40
70
+VS
1±
0.0001
70
+VS
1±
0.0001
AD8220
参数
电源
工作范围
静态电流
全温度范围
温度范围
额定性能
测试条件
最小值
A级
典型值 最大值 最小值
W级
典型值 最大值
±2.254
±18
750
850
±2.254
±18
750
850
±2.254
±18
750
1000
单位
V
µA
µA
µA
−40
+85
−40
+85
−40
+125
°C
TA
TOPR
TOPR
B级
典型值 最大值 最小值
当输出吸电流超过4 mA时，负载应并联一个47 pF电容以防止响铃振荡。否则，应使用10 kΩ等较大负载。
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。
3
AD8220的工作电压可以比负电源低一个二极管压降，但偏置电流会急剧提高。输入电压范围反映输入偏置电流在额定范围内的最大允许电压。
4
在该电源电压时，确保输入共模电压在额定输入电压范围内。
1
2
除非另有说明，VS+ = 5 V，VS− = 0 V，VREF = 2.5 V，TA = 25°C，A级和B级的TOPR = −40°C至+85°C，W级的TOPR = −40°C至
+125°C，G = 1，RL = 2 kΩ1。
表2.
参数
共模抑制比(CMRR)
DC至60 Hz的CMRR，
1 kΩ非均衡信号源
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
5 kHz时的CMRR
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
噪声
电压噪声，1 kHz
输入电压噪声，eni
输出电压噪声，eno
RTI，0.1 Hz至10 Hz
G=1
G = 1000
电流噪声
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
测试条件
A、B级为TA，
W级为TOPR
VCM = 0 V至2.5 V
VCM = 0 V至2.5 V
A级
B级
W级
最小值 典型值 最大值 最小值 典型值 最大值 最小值 典型值 最大值 单位
78
94
94
94
86
100
100
100
77
92
92
92
dB
dB
dB
dB
74
84
84
84
80
90
90
90
72
80
80
80
dB
dB
dB
dB
RTI噪声 =√(eni2 +
(eno/G)2)，TA
VS = ±2.5 V
VIN+， VIN− = 0 V，
VREF = 0 V
VIN+， VIN− = 0 V，
VREF = 0 V
f = 1 kHz
VOS = VOSI + VOSO/G
TA
TOPR
TA
TOPR
A、B级为TA，
W级为TOPR
−300
−10
−800
−10
14
14
17
14
nV/√Hz
90
90
100
90
nV/√Hz
5
0.8
1
5
0.8
1
5
0.8
1
µV p-p
µV p-p
fA/√Hz
+300
+10
+800
+10
86
96
96
96
−200
−5
−600
−5
86
100
100
100
Rev. B | Page 5 of 28
+200
+5
+600
+5
−300
−10
−800
−10
80
92
92
92
+300
10
+800
+10
µV
µV/°C
µV
µV/°C
dB
dB
dB
dB
AD8220
参数
输入电流
输入偏置电流
全温度范围
输入失调电流
全温度范围
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
增益
增益范围
增益误差
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
非线性度
测试条件
A级
最小值 典型值
TA
TOPR
TA
TOPR
TA
TA
G = 1时VOUT = 0.3 V
至2.9 V，G > 1时
VOUT = 0.3 V至3.8 V
25
10
最大值 单位
25
100
2
10
0.3
2
0.6
pA
nA
pA
nA
0.005
0.005
1500
800
120
14
1500
800
120
14
1500
800
120
14
kHz
kHz
kHz
kHz
2.5
2.5
7.5
30
2.5
2.5
7.5
30
2.5
2.5
7.5
30
µs
µs
µs
µs
3.5
3.5
8.5
37
3.5
3.5
8.5
37
3.5
3.5
8.5
37
µs
µs
µs
µs
2
2
2
V/µs
1
1000
1
1000
1
1000
V/V
−0.06
−0.3
−0.3
−0.3
+0.06
+0.3
+0.3
+0.3
−0.04
−0.2
−0.2
−0.2
+0.04
+0.2
+0.2
+0.2
−0.1
−0.8
−0.8
−0.8
+0.1
+0.8
+0.8
+0.8
%
%
%
%
50
50
75
750
50
50
75
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
10
−50
ppm/°C
ppm/°C
G = 1时VOUT = 0.3 V
至2.9 V，G > 1时
VOUT = 0.3 V至3.8 V，TA
RL = 10 kΩ
RL = 10 kΩ
RL = 10 kΩ
RL = 10 kΩ
RL = 2 kΩ
RL = 2 kΩ
RL = 2 kΩ
G=1
G = 10
G = 100
G = 1000
G=1
G = 10
G = 100
增益与温度的关系
G=1
G > 10
输入
阻抗(引脚至地)2
TA
输入电压范围3
TA
−0.1
TOPR
−0.1
全温度范围
W级
最大值 最小值 典型值
0.3
TA
3 V阶跃
4 V阶跃
4 V阶跃
4 V阶跃
TA
3 V阶跃
4 V阶跃
4 V阶跃
4 V阶跃
G = 1 + (49.4 kΩ/RG)，
A、B级为TA，
W级为TOPR
B级
最大值 最小值 典型值
35
35
50
650
35
35
50
50
50
75
750
50
50
75
35
35
50
650
35
35
50
50
50
75
750
50
50
75
3
10
−50
2
5
−50
104||6
3
104||6
+VS −
2
+VS −
2.1
Rev. B | Page 6 of 28
−0.1
−0.1
104||6
+VS −
2
+VS −
2.1
GΩ||pF
V
−0.1
+VS −
2.2
V
AD8220
参数
输出
输出摆幅
全温度范围
短路电流
基准输入
RIN
IIN
电压范围
输出增益
电源
工作范围
静态电流
全温度范围
温度范围
TOPR，额定性能
测试条件
A级
最小值 典型值
B级
最大值 最小值 典型值
W级
最大值 最小值 典型值
最大值 单位
RL = 10 kΩ
TOPR
0.15
0.2
4.85
4.80
4.85
4.80
4.85
4.70
0.15
0.2
15
0.15
0.3
15
15
V
V
mA
TA
40
VIN+, VIN− = 0 V
−VS
TA
40
70
+VS
−VS
1±
0.0001
−VS
1±
0.0001
70
+VS
kΩ
µA
V
V/V
1±
0.0001
4.5
36
750
850
4.5
36
750
850
4.5
36
750
1000
V
µA
µA
−40
+85
−40
+85
−40
+125
°C
TA
TOPR
TOPR
40
70
+VS
当输出吸电流超过4 mA时，负载应并联一个47 pF电容以防止响铃振荡。否则，应使用10 kΩ等较大负载。
差分阻抗和共模阻抗可由引脚阻抗求出：ZDIFF = 2(ZPIN)；ZCM = ZPIN/2。
3
AD8220的工作电压可以比负电源低一个二极管压降，但偏置电流会急剧提高。输入电压范围反映输入偏置电流在额定范围内的最大允许电压。
1
2
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AD8220
绝对最大额定值
1
2
额定值
±18 V
参见图3
未定1
±Vs
±Vs
−65°C至+125°C
−40°C至+125°C
300°C
140°C
135°C/W
140°C
4 kV
1 kV
0.4 kV
假设负载以中间电源电压为基准。
额定性能的温度范围为−40°C至+85°C。有关125°C性能，请参见“典型性能
参数”部分。
注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损
坏。这只是额定最值，并不能以这些条件或者在任何其他
超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，推断器件
能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响
器件的可靠性。
图3显示4层JEDEC标准板上MSOP封装的最大安全功耗与
环境温度之间的关系。θJA值均为近似值。
2.00
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
0.50
0.25
0
–40
03579-045
参数
电源电压
功耗
输出短路电流
输入电压(共模)
差分输入电压
存储温度范围
工作温度范围2
引脚温度(焊接10秒)
结温
θJA(4层JEDEC标准板)
封装玻璃化转变温度
ESD(人体模型)
ESD(充电装置模型)
ESD(机器模型)
MAXIMUM POWER DISSIPATION (W)
表3.
–20
0
20
40
60
80
100
120
AMBIENT TEMPERATURE (°C)
图3. 最大功耗与环境温度的关系
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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AD8220
AD8220
–IN
1
8
+VS
RG
2
7
VOUT
RG
3
6
REF
+IN
4
5
–VS
TOP VIEW
(Not to Scale)
03579-005
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
说明
负输入引脚(真差分输入)
增益设置引脚(在RG引脚上放置电阻)
正输入引脚(真差分输入)
负电源引脚
基准电压引脚(以低阻抗电压源驱动此引脚，从而对输出进行电平转换)
输出引脚
正电源引脚
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AD8220
典型性能参数
1600
1200
1400
1000
NUMBER OF UNITS
NUMBER OF UNITS
1200
800
600
400
1000
800
600
400
–40
–20
0
20
200
03579-063
0
03579-060
200
0
40
0
1
2
CMRR (µV/V)
3
4
5
IBIAS (pA)
图5. CMRR的典型分布图(G = 1)
图8. 输入偏置电流的典型分布图
1200
1000
800
NUMBER OF UNITS
600
400
200
600
400
200
03579-061
0
800
–200
–100
0
100
0
200
03579-064
NUMBER OF UNITS
1000
–0.2
–0.1
0
VOSI (µV)
0.1
0.2
IOS (pA)
图6. 输入失调电压的典型分布图
图9. 输入失调电流的典型分布图
1000
VOLTAGE NOISE RTI (nV/ Hz)
800
600
400
GAIN = 100 BANDWIDTH ROLL-OFF
100
GAIN = 1
GAIN = 10
GAIN = 100/GAIN = 1000
10
GAIN = 1000 BANDWIDTH ROLL-OFF
0
–1000
–500
0
500
1000
1
03579-042
200
03579-062
NUMBER OF UNITS
1000
1
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
VOSO (µV)
图10. 电压频谱密度与频率的关系
图7. 输出失调电压的典型分布图
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100k
AD8220
XX
150
GAIN = 1000
130
PSRR (dB)
XXX (X)
BANDWIDTH
LIMITED
GAIN = 100
110
GAIN = 10
90
GAIN = 1
70
50
10
XX
03579-035
1s/DIV
XX
XX
30
03579-024
5µV/DIV
1
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
图11. 0.1 Hz至10 Hz RTI电压噪声(G = 1)
图14. 正PSRR与频率的关系，RTI
XX
1M
100k
XXX (X)
150
130
XXX (X)
PSRR (dB)
110
GAIN = 1000
90
GAIN = 1
70
GAIN = 10
50
GAIN = 100
1s/DIV
10
XX
03579-040
03579-025
1µV/DIV
XX
XX
30
1
10
100
1k
10k
1M
100k
XXX (X)
FREQUENCY (Hz)
图12. 0.1 Hz至10 Hz RTI电压噪声(G = 1000)
图15. 负PSRR与频率的关系，RTI
8
0.3
INPUT BIAS CURRENT (pA)
5
4
3
2
0.1
7
0
5
3
–15.1V
1
0
0.1
1
10
100
1k
TIME (s)
–0.1
–0.2
–5.1V
INPUT BIAS
CURRENT ±15
INPUT BIAS
CURRENT ±5
1
03579-009
ΔVOSI (µV)
6
0.2
INPUT OFFSET
CURRENT ±5
–0.3
–0.4
–1
–16
–12
–8
–4
0
4
8
12
16
–0.5
COMMON-MODE VOLTAGE (V)
图13. 输入失调电压变化与预备时间的关系
图16. 输入偏置电流和输入失调电流与共模电压的关系
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03579-050
7
INPUT OFFSET
CURRENT ±15
INPUT OFFSET CURRENT (pA)
9
AD8220
160
140
IBIAS
120
100p
10p
IOS
1p
0
25
50
75
100
125
BANDWIDTH
LIMITED
GAIN = 1
GAIN = 10
60
03579-059
–25
GAIN = 100
100
80
0.1p
–50
GAIN = 1000
40
150
03579-051
1n
CMRR (dB)
INPUT BIAS CURRENT (A)
10n
1
10
100
TEMPERATURE (°C)
1k
100k
10k
FREQUENCY (Hz)
图20. CMRR与频率的关系(1 kΩ非均衡信号源)
图17. 输入偏置电流和失调电流与温度的关系
(VS = ±15 V，VREF = 0 V)
10
8
10n
6
4
IBIAS
ΔCMRR (µV/V)
100p
10p
IOS
1p
2
0
–2
–4
–6
03579-065
0.1p
–50
–25
0
25
50
75
100
125
03579-034
CURRENT (A)
1n
–8
–10
–50
150
–30
–10
TEMPERATURE (°C)
70
90
110
130
70
60
GAIN = 1000
GAIN = 1000
50
40
GAIN = 100
GAIN = 100
GAIN = 10
GAIN (dB)
30
BANDWIDTH
LIMITED
100
GAIN = 1
20
GAIN = 10
10
0
80
GAIN = 1
–10
40
10
100
1k
10k
100k
03579-022
–20
60
03579-023
CMRR (dB)
50
图21. CMRR变化与温度的关系(G = 1)
160
120
30
TEMPERATURE (°C)
图18. 输入偏置电流和失调电流与温度的关系
(VS = +5 V，VREF = 2.5 V)
140
10
–30
–40
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
FREQUENCY (Hz)
图19. CMRR与频率的关系
图22. 增益与频率的关系
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1M
10M
VS = ±15V
–10
–8
–6
RLOAD = 10kΩ
–4
–2
0
2
4
6
8
03579-029
XXX
RLOAD = 10kΩ
NONLINEARITY (500ppm/DIV)
RLOAD = 2kΩ
RLOAD = 2kΩ
03579-026
XXX
NONLINEARITY (5ppm/DIV)
AD8220
VS = ±15V
–10
10
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
OUTPUT VOLTAGE (V)
OUTPUT VOLTAGE (V)
图23. 增益非线性度(G = 1)
图26. 增益非线性度(G = 1000)
8
10
RLOAD = 10kΩ
VS = ±15V
–10
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
+13V
12
6
0
–14.8V, +5.5V
+14.9V, +5.5V
+3V
–4.8V, +0.6V
+4.95V, +0.6V
±5V SUPPLIES
–4.8V, –3.3V
–6
+4.95V, –3.3V
–14.8V, –8.3V
+14.9V, –8.3V
–5.3V
–12
–18
–16
10
±15V SUPPLIES
03579-037
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
RLOAD = 2kΩ
03579-027
XXX
NONLINEARITY (5ppm/DIV)
18
–15.3V
–12
–8
–4
0
4
8
12
OUTPUT VOLTAGE (V)
OUTPUT VOLTAGE (V)
图24. 增益非线性度(G = 10)
图27. 输入共模电压范围与输出电压的关系
(G = 1，VREF = 0 V)
16
RLOAD = 10kΩ
VS = ±15V
–10
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
10
+3V
3
2
+0.1V, +1.7V
+4.9V, +1.7V
+5V SINGLE SUPPLY,
VREF = +2.5V
1
+0.1V, +0.5V
+4.9V, +0.5V
0
–0.3V
–1
–1
0
1
2
03579-036
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
RLOAD = 2kΩ
03579-028
XXX
NONLINEARITY (50ppm/DIV)
4
3
4
5
OUTPUT VOLTAGE (V)
OUTPUT VOLTAGE (V)
图25. 增益非线性度(G = 100)
图28. 输入共模电压范围与输出电压的关系
(G = 1，VS = +5 V，VREF = 2.5 V)
Rev. B | Page 13 of 28
6
AD8220
VS+
–1
+3V
–14.9V, +5.4V
+14.9V, +5.4V
–4.9V, +0.4V
0
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGE
6
+4.9V, +0.5V
±5V SUPPLIES
–4.9V, –4.1V
–6
+4.9V, –4.1V
–5.3V
–14.8V, –9V
–12
+14.9V, –9V
–15.3V
–18
–16
–12
–8
–4
0
4
8
12
–40°C
–2
–3
+125°C
–4
+4
+3
+2
+125°C
+1
VS–
16
2
4
6
OUTPUT VOLTAGE (V)
12
14
–40°C
16
18
VS+
–0.2
2
+0.1V, +1.7V
+4.9V, +1.7V
+5V SINGLE SUPPLY,
VREF = +2.5V
1
0
+0.1V, –0.5V
–1
–1
0
1
+4.9V, –0.5V
–0.3V
2
3
4
5
+125°C
–0.4
+0.4
+125°C
+85°C
+25°C
–40°C
+85°C
+25°C
–40°C
03579-054
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGE
+3V
3
03579-038
+0.2
VS –
6
2
4
6
OUTPUT VOLTAGE (V)
8
10
12
14
16
18
DUAL SUPPLY VOLTAGE (±V)
图30. 输入共模电压范围与输出电压的关系
(G = 100，VS = +5 V，VREF = 2.5 V)
图33. 输出电压摆幅与电源电压的关系
(RLOAD = 10 kΩ，G = 10，VREF = 0 V)
VS+
15
–40°C
+125°C
10
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
–1
–2
+25°C
+85°C
NOTES
1. THE AD8220 CAN OPERATE UP TO A VBE BELOW
THE NEGATIVE SUPPLY, BUT THE BIAS CURRENT
WILL INCREASE SHARPLY.
+1
–40°C
+25°C
+85°C
2
4
6
8
10
12
14
16
18
SUPPLY VOLTAGE (V)
+85°C
5
+125°C
0
+125°C
–5
+85°C
–10
03579-052
VS–
+125°C
–40°C
+25°C
–15
100
+25°C
–40°C
03579-055
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
10
+25°C
图32. 输出电压摆幅与电源电压的关系
(RLOAD = 2 kΩ，G = 10，VREF = 0 V)
4
INPUT VOLTAGE LIMIT (V)
8
+85°C
DUAL SUPPLY VOLTAGE (±V)
图29. 输入共模电压范围与输出电压的关系
(G = 100，VREF = 0 V)
–1
+85°C
+25°C
03579-053
+13V
±15V SUPPLIES
12
03579-039
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
18
1k
RLOAD (Ω)
图31. 输入电压限值与电源电压的关系
(G = 1，VREF = 0 V)
图34. 输出电压摆幅与负载阻抗的关系
(VS = ±15 V，VREF = 0 V)
Rev. B | Page 14 of 28
10k
AD8220
XX
5
+25°C
100pF
+125°C
XXX (X)
3
+125°C
1
+25°C
+85°C
0
100
20mV/DIV
XX
XX
10k
1k
03579-018
2
–40°C
5µs/DIV
XX
RLOAD (Ω)
XXX (X)
图35. 输出电压摆幅与负载阻抗的关系
(VS = +5 V，VREF = 2.5 V)
图38. 不同容性负载下的小信号脉冲响应
(VS = ±15 V，VREF = 0 V)
VS+
XX
–40°C
–1
+125°C
–2
47pF
100pF
NO LOAD
+85°C
+25°C
–3
XXX (X)
–4
+4
+3
+125°C
+85°C
+25°C
+1
VS–
–40°C
0
2
4
6
8
10
12
14
20mV/DIV
XX
XX
16
03579-019
+2
03579-057
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
47pF
NO LOAD
+85°C
03579-056
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
–40°C
4
5µs/DIV
XX
IOUT (mA)
XXX (X)
图36. 输出电压摆幅与输出电流的关系
(VS = ±15 V，VREF = 0 V)
图39. 不同容性负载下的小信号脉冲响应
(VS = 5 V，VREF = 2.5 V)
+85°C
+25°C
+125°C
–2
+2
+125°C
+1
+85°C
+25°C
–40°C
VS–
0
2
4
6
8
10
12
14
16
IOUT (mA)
30
25
GAIN = 10, 100, 1000
GAIN = 1
20
15
10
5
0
100
03579-021
–1
OUTPUT VOLTAGE SWING (V p-p)
35
03579-058
OUTPUT VOLTAGE SWING (V)
REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES
VS+
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
图40. 输出电压摆幅与大信号频率响应的关系
图37. 输出电压摆幅与输出电流的关系
(VS = 5 V，VREF = 2.5 V)
Rev. B | Page 15 of 28
10M
AD8220
XX
XX
5V/DIV
XXX (X)
XXX (X)
5V/DIV
0.002%/DIV
20µs/DIV
XX
XX
58µs TO 0.01%
74µs TO 0.001%
03579-049
5µs TO 0.01%
6µs TO 0.001%
03579-046
0.002%/DIV
200µs/DIV
XX
XX
XX
XX
XXX (X)
图41. 大信号脉冲响应与建立时间的关系
(G = 1，RLOAD = 10 kΩ，VS = ±15 V，VREF = 0 V)
图44. 大信号脉冲响应与建立时间的关系
(G = 1000，RLOAD = 10 kΩ，VS = ±15 V，VREF = 0 V)
XX
XXX
XXX (X)
5V/DIV
4.3µs TO 0.01%
4.6µs TO 0.001%
20µs/DIV
XX
XX
03579-016
20mV/DIV
03579-047
0.002%/DIV
4µs/DIV
XX
XXX
XXX (X)
图45. 小信号脉冲响应
(G = 1，RLOAD = 2 kΩ，CLOAD = 100 pF，VS = ±15 V，VREF = 0 V)
图42. 大信号脉冲响应与建立时间的关系
(G = 10，RLOAD = 10 kΩ，VS = ±15 V，VREF = 0 V)
XX
XXX
XXX (X)
5V/DIV
8.1µs TO 0.01%
9.6µs TO 0.001%
20µs/DIV
XX
XX
03579-014
20mV/DIV
03579-048
0.002%/DIV
4µs/DIV
XX
XXX
XXX (X)
图46. 小信号脉冲响应
(G = 10，RLOAD = 2 kΩ，CLOAD = 100 pF，VS = ±15 V，VREF = 0 V)
图43. 大信号脉冲响应与建立时间的关系
(G = 100，RLOAD = 10 kΩ，VS = ±15 V，VREF = 0 V)
Rev. B | Page 16 of 28
XXX
XXX
AD8220
03579-015
20mV/DIV
03579-012
20mV/DIV
4µs/DIV
4µs/DIV
XXX
XXX
图50. 小信号脉冲响应
(G = 10，RLOAD = 2 kΩ，CLOAD = 100 pF，VS = 5 V，VREF = 2.5 V)
XXX
XXX
图47. 小信号脉冲响应
(G = 100，RLOAD = 2 kΩ，CLOAD = 100 pF，VS = ±15 V，VREF = 0 V)
20mV/DIV
03579-010
03579-013
20mV/DIV
4µs/DIV
40µs/DIV
XXX
XXX
图51. 小信号脉冲响应
(G = 100，RLOAD = 2 kΩ，CLOAD = 100 pF，VS = 5 V，VREF = 2.5 V)
XXX
XXX
图48. 小信号脉冲响应
(G = 1000，RLOAD = 2 kΩ，CLOAD = 100 pF，VS = ±15 V，VREF = 0 V)
03579-017
03579-011
20mV/DIV
20mV/DIV
40µs/DIV
4µs/DIV
XXX
XXX
图49. 小信号脉冲响应
(G = 1，RLOAD = 2 kΩ，CLOAD = 100 pF，VS = 5 V，VREF = 2.5 V)
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图52. 小信号脉冲响应
(G = 1000，RLOAD = 2 kΩ，CLOAD = 100 pF，VS = 5 V，VREF = 2.5 V)
AD8220
10
SETTLED TO 0.001%
SETTLED TO 0.01%
5
0
0
5
10
15
20
OUTPUT VOLTAGE STEP SIZE (V)
SETTLED TO 0.001%
10
SETTLED TO 0.01%
1
03579-041
SETTLING TIME (µs)
100
03579-043
SETTLING TIME (µs)
15
1
10
100
1000
GAIN (V/V)
图53. 建立时间与输出电压阶跃大小的关系(G = 1，±15 V，VREF = 0 V)
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图54. 建立时间与增益的关系(10 V阶跃，VS = ±15 V，VREF = 0 V)
AD8220
工作原理
+VS
+VS
RG
NODE A
R1
24.7kΩ
+VS
+VS
NODE B
–VS
20kΩ
R2
24.7kΩ
–VS
NODE F
+VS
20kΩ
OUTPUT
20kΩ
+VS
+VS
NODE C
J1 Q1
+IN
–VS
A3
C1
VPINCH
NODE E
NODE D
C2
A1
A2
Q2
–IN
J2
VPINCH
+VS
–VS
REF
20kΩ
–VS
–VS
VB
I
03579-006
I
–VS
图55. 原理示意图
AD8220是一款JFET输入单芯片仪表放大器，采用经典的
AD8220的负载相关非线性度非常低。所有由AD8220构成
三运放拓扑结构，如图55所示。输入晶体管J1和J2以固定
的放大器都有轨到轨输出能力，以便提高动态范围。
电流偏置，因此，任何输入信号都会迫使A1和A2的输出电
AD8220的输入可以放大具有宽共模电压(哪怕略低于负供
压发生相应的变化。输入信号产生一个通过RG的电流，在
电轨)的信号。AD8220支持宽电源电压范围，可以采用
R1和R2中流动，使得A1和A2的输出提供正确的放大信
+4.5 V至+36 V单电源或±2.25 V至±18 V双电源供电。AD8220
号。就拓扑结构而言，J1、A1、R1和J2、A2、R2可视作精
的传递函数为：
密电流反馈放大器，其增益带宽为1.5 MHz。来自A1和A2的
共模电压和经过放大的差分号作用于差动放大器，后者抑
制共模电压，但放大差分电压。差动放大器采用20 kΩ激光
调整电阻，使得仪表放大器的增益误差小于0.04%。已开
用户可以通过一个标准电阻轻松而精确地设置增益。输入
放大器采用电流反馈架构，AD8220增益带宽积随增益提高
AD8220采用JFET晶体管，提供极高的输入阻抗、极低的
偏置电流(最大10 pA)、低失调电流(最大0.6 pA)，无输入
偏置电流噪声。此外，输入失调电压小于125 μV，温漂低于
5 μV/°C。设计同时考虑了易用性和鲁棒性。仪表放大器的
一个常见问题是在高增益下，当输入过驱时1，可能产生过
大的毫安级输入偏置电流，并且输出可能发生反相。
AD8220不存在这些问题，其输入偏置电流限制在10 μA以
而提高，因此，系统在较高增益下的带宽损失不像电压反
馈架构那么大。独特的引脚排列使得AD8220能够达到
80 dB的CMRR规格(至5 kHz，G = 1)。平衡的引脚排列(如
图56所示)可减少对CMRR性能造成不利影响的寄生效应。
此外，这种新式引脚排列将相关走线组织在一起，简化了
电路板布局。例如，增益设置电阻引脚与输入相邻，基准
引脚则紧挨着输出。
下，输出在过驱故障条件下不会反相。
1 高增益下的输入过驱指输入信号在电源电压范围内，但放大器无法输出放
大信号的情况。例如，增益为100时，用10 V信号驱动放大器(±15 V电源)就
会造成输入过驱，因为放大器无法输出100 V电压。
–IN
1
RG
AD8220
8
+VS
2
7
VOUT
RG
3
6
REF
+IN
4
5
–VS
TOP VIEW
(Not to Scale)
图56. 引脚配置
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03579-005
发出新的调整技术，确保CMRR超过86 dB (G = 1)。
AD8220
增益选择
RG引脚的走线应尽可能短，以使寄生电感最小。布局示例
将一个电阻跨接在RG引脚上，即可设置AD8220的增益，
如图57和图58所示。为了确保获得最精确的输出，从REF
电阻值计算可参考表5或利用增益公式：
引脚引出的走线应连接至AD8220的局部接地(见图59)，或
者连接至AD8220局部接地的基准电压。
共模抑制比(CMRR)
AD8220在整个频率范围内具有高CMRR，而典型仪表放大
表5. 用1%电阻实现的增益
1%标准表RG值(Ω)
49.9 k
12.4 k
5.49 k
2.61 k
1.00 k
499
249
100
49.9
计算得到的增益值
1.990
4.984
9.998
19.93
50.40
100.0
199.4
495.0
991.0
不使用增益电阻时，AD8220默认设置G = 1。增益精度取
决于RG的绝对容差。外部增益电阻的温度系数(TC)会增大
器在大约200 Hz处CMRR就开始下降，因此AD8220对线路
噪声及其相关谐波等的抗干扰性能比典型仪表放大器更
强，后者往往需要在输入端配置共模滤波器来弥补这一不
足。AD8220能够在更大频率范围内抑制共模信号，因而减
少了对输入共模滤波的需求。
良好的布局布线有助于AD8220在全频率范围内维持高
CMRR。输入源阻抗和电容应当严格匹配。此外，信号源
电阻和电容应在允许的范围内尽可能靠近输入。
接地
AD8220的输出电压是相对于基准引脚上的电位而言的。应
仪表放大器的增益漂移。不用增益电阻时，增益误差和增
注意将REF连接至适当的局部接地(见图59)。
益漂移保持最小。
在混合信号环境中，低电平模拟信号需要从高噪声数字环
布局布线
境中隔离出来。许多ADC具有独立的模拟和数字接地引
精心规划的电路板布局可以让系统实现最高性能。在需要
利用AD8220低输入偏置电流特性的应用中，应避免将金属
放在输入路径下方，以确保漏电流最小。为了在整个频率
范围内保持较高的CMRR，输入走线和RG电阻的走线布局
脚。虽然将这两种地连至同一地层会很方便，但是流经地
线和PC板的电流会造成较大误差。因此应采用分开的模
拟和数字接地回路，使得从敏感点流至系统接地的电流
最小。
需对称。务必使走线保持阻性和容性平衡，这对于输入和
03579-101
03579-102
RG引脚下方的其他PCB金属层同样适用。增益设置电阻到
图57. AD8220评估板的示例布局(顶层)
图58. AD8220评估板的示例布局(底层)
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AD8220
基准引脚
输入偏置电流返回路径
基准引脚REF处于一个20 kΩ电阻的一端(见图55)。仪表放
AD8220的输入偏置电流极其小，不到10 pA。不过，输入
大器的输出以REF引脚上的电压为基准，这在输出信号需
偏置电流仍然必须有一个到公共端的返回路径。当变压器
要偏移到共模以外的电压时会很有用。例如，可以将一个
等信号源无法提供电流回路时，必须创建一条返回路径(见
电压源与REF引脚相连，对输出进行电平转换，使AD8220
图60)。
可以与ADC实现接口。容许的基准电压范围取决于增益、
+VS
共模输入和电源电压。REF引脚不应高出+VS或–VS的0.5 V
以上。
为了获得最佳性能，尤其是在输出测量不以REF引脚为参
AD8220
考的情况下，REF引脚应保持较低的源阻抗，因为寄生电
REF
阻会对CMRR和增益精度产生不利影响。
电源调整与旁路
–VS
The AD8220 has high PSRR.但为了优化性能，这款仪表放大
TRANSFORMER
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。与所有线性电路一样，必须使用
+VS
旁路电容来去耦放大器。
C
靠近各电源引脚处应当配置一个0.1 µF电容。可以在远离器
件处使用一个10 μF钽电容(见图59)。大多数情况下，其它
R
fHIGH-PASS = 2π1RC
精密集成电路可以共享该电容。
C
+VS
AD8220
REF
0.1µF
–VS
10µF
AC-COUPLED
03579-002
R
图60. 创建一条IBIAS 路径
+IN
输入保护
VOUT
AD8220
AD8220的所有引脚均提供ESD保护。(保证4 kV的ESD保护，
LOAD
人体模型。)此外，输入结构支持直流过载条件：正电源以
REF
–IN
上的二极管压降和负电源以下的二极管压降。电源的二极
0.1µF
10µF
–VS
图59. 电源去耦、REF及以接地为基准的输出
03579-001
管压降以外的电压会导致ESD二极管导通，使电流流过二
极管。因此，对于+Vs以上的电压，应当用一个与各输入
串联的外部电阻来限制电流。无论何种情形，AD8220都能
在室温下安全处理6 mA连续电流。
对于AD8220会遇到极端过载电压的应用，例如心脏除颤器
等 ， 应 当 使 用 外 部 串 联 电 阻 和 低 泄 漏 二 极 管 钳 位 (如
BAV199L、FJH1100或SP720)。
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AD8220
RF干扰
+15V
在有大RF信号的应用中，一般都存在RF整流问题。该问题
0.1µF
表现为较小的直流失调电压。AD8220的输入有一个5 pF栅
1nF
CC
极电容CG。匹配的串联电阻构成一个自然的低通滤波器，
R
它可降低高频时的整流(见图61)。外部匹配串联电阻与内
4.02kΩ
+IN
CD
VOUT
AD8220
10nF
R
REF
–IN
4.02kΩ
1nF
CC
0.1µF
10µF
03579-003
部栅极电容之间的关系可以表示为：
10µF
–15V
图62. 射频干扰(RFI)抑制
+15V
0.1µF
共模输入电压范围
10µF
共模输入电压范围与输入范围、内部放大器A1/A2/A3的输
出、基准电压和增益有关。图27至图30显示了不同电源电
R
压和增益条件下的共模电压范围。
+IN
CG
AD8220
–VS
R
–IN
CG
–VS
驱动ADC
VOUT
仪表放大器常常用在ADC之前以提供CMRR和其他调理，
如电平转换和增益等(见图63)。本示例中，采用一个2.7 nF
REF
电容和一个1 kΩ电阻为AD7685构建抗混叠滤波器。该2.7 nF
电容还用于将必需的电荷存储并传送到ADC的开关电容输
入。该1 kΩ串联电阻减轻了放大器2.7 nF负载的负担。但
10µF
–15V
03579-030
0.1µF
是，ADC之前的大源阻抗可能会降低THD性能。
图63所示的例子用于60 kHz以下的应用。对于更高带宽的
图61. 无外部电容时的RFI滤波
应用，THD很重要，串联电阻必须很小。最差情况下，小
当使用较小源电阻时，为了消除高频共模信号，可以将一
串联电阻可能会成为AD8220的负载，导致输出过冲或响铃
个低通RC网络置于仪表放大器的输入端(见图62)。滤波器
振荡。此时，应当在AD8220之后使用AD8615等缓冲驱动
根据以下关系式对输入信号带宽加以限制：
器来驱动ADC。
+5V
10µF
0.1µF
ADR435
+5V
4.7µF
+IN
±50mV
AD8220将共模信号当作差分信号对待。为了降低外部不匹
配CC电容的影响，CD的值应比CC大10倍以上。这将使差分
1kΩ
AD8220
1.07kΩ
REF
2.7nF
+2.5V
滤波器频率低于共模频率。
图63. 低频应用中的ADC驱动
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AD7685
–IN
03579-033
CC电容不匹配导致低通滤波器不匹配。这种不平衡导致
AD8220
应用信息
交流耦合仪表放大器
差分输出
测量放大器隐藏在噪声或失调中的小信号是一个挑战。图
在某些应用中，有必要创建一个差分信号。新型高分辨率
64所示电路可改善交流小信号的分辨率。大增益将放大器
ADC常常需要差分输入。在其他情况下，长距离传输也可
折合到输入端的噪声降至14 nV/√Hz。因此，由于噪底较
能需要差分处理，以实现更好的抗干扰性。
低，较小的信号得以测量。原本要放大100倍的直流失调
图65显示如何配置AD8220来输出差分信号。运算放大器
由积分器反馈网络从AD8220输出中消除。
OP1177用来创建一个差分电压。运算放大器产生的误差是
低频时，OP1177强迫AD8220输出0 V。一旦信号超过fHIGH-PASS，
两个输出的共同误差，因此属于共模误差。同样，使用不
AD8220就会输出经过放大的输入信号。
匹配电阻所产生的误差会引起共模直流失调误差。这类误
差在差分信号处理中由差分输入ADC或仪表放大器进行
抑制。
+VS
使用此电路驱动差分ADC时，可以使用电阻分压器根据
0.1µF
ADC基准电压设置VREF，以使输出与ADC成比例，如图66
+IN
fHIGH-PASS =
R
499Ω
所示。
1
2πRC
AD8220
R
15.8kΩ
REF
C
–IN
1µF
0.1µF
+VS
0.1µF
–VS
OP1177
10µF
–VS
10µF
0.1µF
–VS
VREF
03579-004
+VS
图64. 交流耦合电路
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AD8220
+15V
AMPLITUDE
0.1µF
+5V
TIME
–5V
+IN
VOUTA = +VIN + VREF
2
AD8220
±5V
AMPLITUDE
+5.0V
+2.5V
+0V
REF
4.99kΩ
–IN
TIME
0.1µF
–15V
–15V
OP1177
4.99kΩ
AMPLITUDE
+5.0V
+2.5V
+0V
VREF
2.5V
0.1µF
0.1µF
10µF
+15V
TIME
03579-008
+5V
VOUTB = –VIN + VREF
2
图65. 具有电平转换的差分输出
+15V
0.1µF
+IN
VOUTA = +VIN + VREF
2
AD8220
±5V
TO 0V TO +5V ADC
REF
4.99kΩ
–IN
VREF
2.5V
0.1µF
+5V
10µF
–15V
–15V
+5V FROM REFERENCE
+5V FROM REFERENCE
4.99kΩ
0.1µF
OP1177
4.99kΩ
+15V
+AIN
10nF
4.99kΩ
REF
–AIN
0.1µF
TO 0V TO +5V ADC
VOUTB = –VIN + VREF
2
图66. 配置AD8220输出比例式差分信号
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03579-031
TIME
AD8220
心电图信号调理
此外，AD8220 JFET输入具有超低输入偏置电流且无电流
AD8220是用于新一代ECG的输入放大器的出色选择，其小
噪声，对常常存在大阻抗的ECG应用十分有利。AD8220的
尺寸、整个频率范围内的高共模抑制比(CMRR)、轨到轨
MSOP封装和优化引脚排列支持实现更小的设计尺寸和更
输出和JFET输入等特性非常适合这种应用。皮肤电位介于
高效的布局布线，为新一代便携式ECG铺平了道路。
0.2 mV到2 mV。AD8220可解决许多常见的人体皮肤电位
图67所示为示例ECG的原理图。AD8220之后是一个0.033 Hz
测量难题。AD8220的高CMRR有助于抑制共模信号，例如
高通滤波器，它由4.7 μF电容和1 MΩ电阻构成，用于消除
手术室设备的线路噪声或高频EMI等。其轨到轨输出可提
电极之间产生的直流失调。AD8618提供50倍的额外增益，
供宽动态范围，从而实现其他仪表放大器无法实现的更高
以便利用ADC的0 V到5 V输入范围。一个有源五阶低通贝
增益。JFET输入提供5 pF的大输入电容。当在AD8220之前
塞尔滤波器消除约160 Hz以上的信号。OP2177缓冲、反转
使用串联输入电阻时，会自然形成一个RC滤波器来降低高
并放大AD8220增益设置电阻中点处取得的共模电压。通过
频噪声(参见“RF干扰”部分)。
反转共模信号并将其驱动回身体中，这种右腿驱动电路有
助于消除共模信号影响。OP2177输出端的499 kΩ电阻限制
驱动到身体中的电流。
INSTRUMENTATION
AMPLIFIER
G = +14
+5V
2.2pF
B
15kΩ
AD8220
14kΩ
HIGH-PASS FILTER 0.033Hz
+5V
4.12kΩ
24.9kΩ
AD8618
4.7µF
10kΩ
2.2pF
19.3kΩ
2.5V
OP2177
2.5V
AD8618
+5V
14.5kΩ
500Ω
AD7685
ADC
2.7nF
AD8618
REF
+5V
1.15kΩ
33nF
+5V
–5V
68nF
+5V
1MΩ
220pF
–5V
14.5kΩ
AD8618
+5V
24.9kΩ
–5V +5V
33nF
19.3kΩ
14kΩ
47nF
+5V
10kΩ
10pF
C
2.5V
57.6kΩ
2.5V
4.99kΩ
22nF
4.7µF
REFERENCE
ADR435
2.5V
–5V
OP AMPS
68pF
12.7kΩ
866kΩ
+5V
499kΩ
OP2177
–5V
图67. ECG示例原理图
03579-032
A
LOW-PASS FIFTH ORDER FILTER AT 157Hz
G = +50
1.18kΩ
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AD8220
外形尺寸
3.20
3.00
2.80
3.20
3.00
2.80
8
1
5.15
4.90
4.65
5
4
PIN 1
IDENTIFIER
0.65 BSC
0.95
0.85
0.75
15° MAX
1.10 MAX
0.40
0.25
6°
0°
0.23
0.09
0.80
0.55
0.40
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA
100709-B
0.15
0.05
COPLANARITY
0.10
图68. 8引脚超小型封装[MSOP]
(RM-8)
图示尺寸单位：mm
订购指南
型号1, 2
AD8220ARMZ
AD8220ARMZ-RL
AD8220ARMZ-R7
AD8220BRMZ
AD8220BRMZ-RL
AD8220BRMZ-R7
AD8220WARMZ
AD8220WARMZ-RL
AD8220WARMZ-R7
温度范围3
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+125°C
−40°C至+125°C
−40°C至+125°C
封装描述
8引脚 MSOP
8引脚 MSOP，13"卷带和卷盘
8引脚 MSOP，7"卷带和卷盘
8引脚MSOP
8引脚MSOP，13"卷带和卷盘
8引脚MSOP，7"卷带和卷盘
8引脚MSOP
8引脚MSOP，13"卷带和卷盘
8引脚MSOP，7"卷带和卷盘
封装选项
RM-8
RM-8
RM-8
RM-8
RM-8
RM-8
RM-8
RM-8
RM-8
封装选项
H01
H01
H01
H0P
H0P
H0P
Y2D
Y2D
Y2D
Z = 符合RoHS标准的器件。
W = 通过汽车应用认证。
3
关于85°C至125°C范围内的工作特性，请参见“典型性能参数”部分。
1
2
汽车应用产品
AD8220W生产工艺受到严格控制，以提供满足汽车应用的质量和可靠性要求。请注意，车用型号的技术规格可能不同于
商用型号；因此，设计人员应仔细阅读本数据手册的技术规格部分。只有显示为汽车应用级的产品才能用于汽车应用。欲
了解特定产品的订购信息并获得这些型号的汽车可靠性报告，请联系当地ADI客户代表。
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AD8220
注释
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AD8220
注释
©2006–2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and
registered trademarks are the property of their respective owners.
D03579sc-0-5/10(B)
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