40 µA微功耗、 零交越失真仪表放大器 AD8236 特性 连接图 低功耗：40 μA电源电流(最大值) 低输入电流 输入偏置电流：1 pA 输入失调电流：0.5 pA 高共模抑制比(CMRR)：110 dB (G = 100) MSOP封装，节省空间 零输入交越失真 轨到轨输入和输出 增益通过单个电阻设置 工作电压范围：1.8 V至5.5 V +VS 7 VOUT RG 3 6 REF +IN 4 5 –VS 08000-001 TOP VIEW (Not to Scale) 概述 AD8236是业界功耗最低的仪表放大器。它具有轨到轨输 出，可以采用低至1.8 V的电源供电。最大电源电流为40 μA， 4.5 G=5 VS = 5V VREF = 2.5V 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 G=5 VS = 1.8V VREF = 0.9V 1.0 08000-002 INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V) 5.0 医疗仪器 低端电流检测 便携式设备 0.5 因此该器件是电池供电应用的绝佳选择。 0 –0.5 高输入阻抗、1 pA的低输入偏置电流、110 dB的高共模抑 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 OUTPUT VOLTAGE (V) 4.0 4.5 5.0 5.5 图2. 宽共模电压范围与输出电压的关系 制比(CMRR，G = 100)、小尺寸以及低功耗，使AD8236极 电压，因此非常适合采用1.8 V或3 V电源供电的应用。创 8 RG 2 AD8236 应用 具应用价值。它具有比典型三运放仪表放大器更宽的共模 –IN 1 表1. 仪表放大器分类1 新的输入级可提供较宽的轨到轨输入电压范围，而不会发 通用 零漂移 军用级 低功耗 高速PGA 生其它设计常见的交越失真。 AD8220 AD8221 AD8222 AD8228 AD8295 AD8230 AD8231 AD8290 AD8293G80 AD8293G160 AD8553 AD8556 AD8557 AD620 AD621 AD624 AD524 AD526 AD8236 AD627 AD623 AD8223 AD8226 AD8250 AD8251 AD8253 AD8236采用8引脚MSOP封装，额定温度范围为−40°C至 +125°C工业温度范围。 1 欲了解最新的仪表放大器，请访问www.analog.com/inamps。 Rev. 0 Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ©2009 Analog Devices, Inc. All rights reserved. ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供 的最新英文版数据手册。 AD8236 目录 特性....................................................................................................1 布局 ........................................................................................15 应用....................................................................................................1 基准引脚................................................................................15 连接图 ...............................................................................................1 电源调整与旁路...................................................................15 概述....................................................................................................1 输入偏置电流回路 ..............................................................16 修订历史 ...........................................................................................2 输入保护................................................................................16 技术规格 ...........................................................................................3 RF干扰 ...................................................................................16 绝对最大额定值..............................................................................7 共模输入电压范围 ..............................................................17 最大功耗......................................................................................7 应用信息 .....................................................................................18 ESD警告.......................................................................................7 交流耦合仪表放大器..........................................................18 引脚配置和功能描述 .....................................................................8 低功耗心率监护仪 ..............................................................19 典型工作特性 ..................................................................................9 外形尺寸 .....................................................................................20 工作原理 .........................................................................................14 订购指南................................................................................20 基本工作原理 ...........................................................................14 增益选择....................................................................................14 修订历史 2009年5月—修订版0：初始版 Rev. 0 | Page 2 of 20 AD8236 技术规格 除非另有说明，+VS = 5 V，−VS = 0 V (GND)，VREF = 2.5 V，TA = 25°C，G = 5，RL = 100 kΩ至GND。 表2 参数 共模抑制比(CMRR) CMRR DC G=5 G = 10 G = 100 G = 200 噪声 电压噪声频谱密度，RTI RTI，0.1 Hz至10 Hz G=5 G = 200 电流噪声 失调电压 输入失调，VOS 平均温度系数(TC) 折合到输入端的失调与电源的关系(PSR) G=5 G = 10 G = 100 G = 200 输入电流 输入偏置电流 过温 输入失调电流 过温 动态响应 小信号带宽，–3 dB G=5 G = 10 G = 100 G = 200 0.01%建立时间 G=5 G = 10 G = 100 G = 200 压摆率 G = 5至100 测试条件 VS = ±2.5 V, VREF = 0 V VCM = −1.8 V 至 +1.8 V 最小值 典型值 86 90 100 100 f = 1 kHz, G = 5 最大值 94 100 110 110 dB dB dB dB 76 nV/√Hz 4 4 15 µV p-p µV p-p fA/√Hz 3.5 −40°C 至 +125°C VS = 1.8 V 至 5 V 100 110 110 110 单位 2.5 mV µV/°C 120 126 130 130 dB dB dB dB 1 −40°C 至 +85°C −40°C 至 +125°C 0.5 −40°C 至 +85°C −40°C 至+125°C 10 100 600 5 50 130 pA pA pA pA pA pA 23 9 0.8 0.4 kHz kHz kHz kHz 444 456 992 1816 µs µs µs µs 9 mV/µs VOUT = 4 V 步进 Rev. 0 | Page 3 of 20 AD8236 参数 增益 增益范围 增益误差 G=5 G = 10 G = 100 G = 200 非线性度 G=5 G = 10 G = 100 G = 200 增益与温度的关系 G=5 G > 10 输入 差分阻抗 共模阻抗 输入电压范围 输出 输出高电压VOH 输出低电压VOL 测试条件 最小值 典型值 G = 5 + 420 kΩ/RG VS = ±2.5 V, VREF = 0 V, VOUT = −2 V 至 +2 V 5 电源 工作范围 静态电流 过温 温度范围 额定性能 1 单位 200 1 V/V 0.005 0.03 0.06 0.15 0.05 0.2 0.2 0.3 % % % % 2 1.2 0.5 0.5 10 10 10 10 ppm ppm ppm ppm 0.25 1 −50 ppm/°C ppm/°C +VS GΩ||pF GΩ||pF V RL = 10 kΩ 或 100 kΩ −40°C至 +125°C 440||1.6 110||6.2 −40°C 至 +125°C 0 RL = 100 kΩ −40°C 至 +125°C RL = 10 kΩ −40°C 至 +125°C RL = 100 kΩ −40°C 至 +125°C RL = 10 kΩ −40°C 至 +125°C 4.98 4.98 4.9 4.9 4.99 4.95 2 10 5 5 25 30 ±55 短路限值ISC 基准输入 RIN IIN 电压范围 输出增益 最大值 −IN, +IN = 0 V 210 20 −VS +VS 1 1.8 30 −40°C 至 +125°C −40 虽然AD8236的技术规格仅列出了低到中等增益，但可以将增益设置为200以上。 Rev. 0 | Page 4 of 20 V V V V mV mV mV mV mA kΩ nA V V/V 5.5 40 50 V µA µA +125 °C AD8236 除非另有说明，+VS = 1.8 V，−VS = 0 V (GND)，VREF = 0.9 V，TA = 25°C，G = 5，RL = 100 kΩ至GND。 表3 参数 共模抑制比(CMRR) CMRR DC G=5 G = 10 G = 100 G = 200 噪声 电压噪声频谱密度，RTI RTI，0.1 Hz至10 Hz G=5 G = 200 电流噪声 失调电压 输入失调，VOS 平均温度系数(TC) 折合到输入端的失调与电源的关系(PSR) G=5 G = 10 G = 100 G = 200 输入电流 输入偏置电流 过温 输入失调电流 过温 动态响应 小信号带宽，–3 dB G=5 G = 10 G = 100 G = 200 0.01%建立时间 G=5 G = 10 G = 100 G = 200 压摆率 G = 5至100 增益 增益范围 增益误差 测试条件 VS = ±0.9 V, VREF = 0 V VCM = −0.6 V 至 +0.6 V 最小值 典型值 86 90 100 100 f = 1 kHz, G = 5 最大值 94 100 110 110 dB dB dB dB 76 nV/√Hz 4 4 15 µV p-p µV p-p fA/√Hz 3.5 −40°C 至 +125°C VS = 1.8 V 至 5 V 100 110 110 110 单位 2.5 mV µV/°C 120 126 130 130 dB dB dB dB 1 −40°C 至 +85°C −40°C 至 +125°C 0.5 −40°C至 +85°C −40°C 至 +125°C 10 100 600 5 50 130 pA pA pA pA pA pA 23 9 0.8 0.4 kHz kHz kHz kHz 143 178 1000 1864 µs µs µs µs 11 mV/µs VOUT = 1.4 V 步进 G = 5 + 420 kΩ/RG VS = ±0.9 V, VREF = 0 V, VOUT = −0.6 V 至 +0.6 V 5 0.005 0.03 0.06 0.15 G=5 G = 10 G = 100 G = 200 Rev. 0 | Page 5 of 20 200 1 V/V 0.05 0.2 0.2 0.3 % % % % AD8236 参数 非线性度 G=5 G = 10 G = 100 G = 200 增益与温度的关系 G=5 G > 10 输入 差分阻抗 共模阻抗 输入电压范围 输出 输出高电压VOH 输出低电压VOL 测试条件 RL = 10 kΩ 或 100 kΩ 最小值 典型值 1 单位 1 1 0.5 0.4 10 10 10 10 ppm ppm ppm ppm 0.25 1 −50 ppm/°C ppm/°C +VS GΩ||pF GΩ||pF V −40°C至 +125°C 440||1.6 110||6.2 −40°C 至 +125°C 0 RL = 100 kΩ −40°C 至 +125°C RL = 10 kΩ −40°C 至 +125°C RL = 100 kΩ −40°C 至 +125°C RL = 10 kΩ −40°C 至 +125°C 1.78 1.78 1.65 1.65 1.79 1.75 2 12 5 5 25 25 ±6 短路限值ISC 基准输入 RIN IIN 电压范围 输出增益 电源 工作范围 静态电流 过温 温度范围 额定性能 最大值 −IN, +IN = 0 V 210 20 −VS +VS 1 1.8 33 −40°C 至 +125°C −40 虽然AD8236的技术规格仅列出了低到中等增益，但可以将增益设置为200以上。 Rev. 0 | Page 6 of 20 V V V V mV mV mV mV mA kΩ nA V V/V 5.5 40 50 V µA µA +125 °C AD8236 绝对最大额定值 总驱动功耗和负载功耗的区别在于驱动功耗是在封装中消 表4 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 引脚温度(焊接，10秒) 结温 θJA(4层JEDEC标准板) 8引脚MSOP 封装玻璃化转变温度 8引脚MSOP ESD 人体模型 充电器件模型 机器模型 额定值 6V 见图3 55 mA ±VS ±VS −65°C至+125°C −40°C至+125°C 300°C 140°C 耗的。 PD = 静态功耗 + (总驱动功耗 − 负载功耗 ) 2 VS VOUT VOUT PD (VS × IS) × − RL RL 2 应当考虑均方根输出电压。如果RL以−VS为基准，像在单 电源供电情况下，则总驱动功耗为VS × IOUT。如果均方根 信号电平未定，应考虑最差情况：RL以中间电源电压为基 准，VOUT = VS/4。 PD (VS × IS) 135°C/W (VS/4 ) 2 RL 单电源供电且RL以−VS为基准时，最差情况为VOUT= VS/2。 140°C 气流可增强散热，从而有效降低θJA。此外，更多金属直接 2 kV 1 kV 200 V 与金属走线的封装引脚、通孔、接地和电源层接触，这同 样可降低θJA。 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 图3显示4层JEDEC标准板上8引脚MSOP封装最大安全功耗 坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其 与环境温度之间的关系。θJA值为近似值。 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能 2.00 件的可靠性。 1.75 AD8236封装内的最大安全功耗受限于相应的芯片结温(TJ) 的升高情况。芯片的塑封局部达到结温。达到玻璃化转变 温度140°C左右时，塑料的特性会发生改变。即使只是暂 时超过这一温度限值也有可能改变封装对芯片作用的应 力，从而永久性地转变AD8236的参数性能。 可以利用封装和PCB的静止空气热属性(θJA)、环境温度 (TA)和封装的总功耗(PD)来确定芯片的结温。结温通过下 1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0 –40 式计算： –20 0 20 40 60 80 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 100 120 08000-045 最大功耗 MAXIMUM POWER DISSIPATION (W) 够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 图3. 最大功耗与环境温度的关系 TJ = TA + (PD × θJA) 封装的功耗(PD)为静态功耗与封装中所有输出的负载驱动 所导致的功耗之和，而静态功耗则为电源引脚之间的电压 ESD警告 (VS)乘以静态电流(IS)。假设负载(RL)以中间电源电压为基 准，则总驱动功耗为VS/2 × IOUT，其中一部分消耗在封 装中，一部分消耗在负载中(VOUT × IOUT)。 Rev. 0 | Page 7 of 20 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。 AD8236 –IN 1 RG 2 RG 3 +IN 4 8 AD8236 +VS 7 TOP VIEW (Not to Scale) VOUT 6 REF 5 –VS 08000-004 引脚配置和功能描述 图4. 引脚配置 表5. 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(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 Rev. 0 | Page 8 of 20 AD8236 典型工作特性 除非另有说明，G = 5，+VS = 5 V，VREF = 2.5 V，RL = 100 kΩ连接到GND，TA = 25°C。 GAIN = 5 700 NUMBER OF UNITS 600 500 400 300 100 –40 –20 0 20 1s/DIV 08000-060 5µV/DIV 0 08000-024 200 40 CMRR (µV/V) 图5. CMRR的典型分布图，G = 5 图8. 0.1 Hz至10 Hz折合到输入端电压噪声 GAIN = 200 NUMBER OF UNITS 800 600 400 –2000 –1000 0 1000 2000 3000 4000 VOSI (µV) 1s/DIV 08000-061 5µV/DIV 0 –4000 –3000 08000-025 200 图9. 0.1 Hz至10 Hz折合到输入端电压噪声 图6. 输入失调电压的典型分布图 140 1k 120 GAIN = 200 GAIN = 100 PSRR (dB) GAIN = 5 GAIN = 200 BANDWIDTH LIMITED 10 1 10 100 FREQUENCY (Hz) 1k INTERNAL CLIPPING 80 60 40 20 0 10k 图7. 电压噪声谱密度与频率的关系 GAIN = 10 GAIN = 5 0.1 1 10 100 1k FREQUNCY (Hz) 08000-035 100 08000-042 NOISE (nV/√Hz) 100 10k 图10. 正PSRR与频率的关系，RTI， VS = ±0.9 V、±2.5 V，VREF = 0 V Rev. 0 | Page 9 of 20 100k AD8236 120 15 GAIN = 100 100 10 CMRR (µV/V) 5 GAIN = 5 60 0 40 –5 20 –10 0.1 1 10 100 1k 10k –15 –40 100k –20 0 FREQUENCY (Hz) 图11. 负PSRR与频率的关系，RTI， VS = ±0.9 V、±2.5 V，VREF = 0 V 50 GAIN = 100 30 60 GAIN = 200 GAIN = 100 40 GAIN = 10 20 GAIN (dB) CMRR (dB) 120 GAIN = 200 40 80 10 GAIN = 5 0 –10 GAIN = 10 –20 08000-023 20 GAIN = 5 1 10 100 1k –30 –40 100k 10k 10 100 10k 100k 1M 图15. 增益与频率的关系，VS = 1.8 V、5 V 图12. CMRR与频率的关系，RTI 6 100 5 80 4 VOUT (V p-p) 120 60 1k FREQUENCY (Hz) FREQUENCY (Hz) GAIN = 200 GAIN = 100 3 2 40 GAIN = 5 GAIN = 10 1 10 100 1k 10k 0 100k FREQUENCY (Hz) 图13. CMRR与频率的关系，1 kΩ非均衡电源，RTI 08000-132 1 20 08000-051 CMRR (dB) 100 60 100 0 0.1 80 图14. CMRR变化与温度的关系，G = 5，归一化至25°C 120 0 0.1 20 40 60 TEMPERATURE (°C) 1 10 100 1k FREQUENCY (Hz) 10k 图16. 最大输出电压与频率的关系 Rev. 0 | Page 10 of 20 100k 08000-022 0 08000-040 PSRR (dB) GAIN = 200 08000-014 GAIN = 10 80 AD8236 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 OUTPUT VOLTAGE (V) 3.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 (4.98V, 0.767V) (0.01V, 0.27V) 0.5 0 –0.5 4.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 08000-036 VS = 5V (4.98V, 4.737V) (0.01V, 4.24V) 4.0 5.5 08000-038 08000-026 RLOAD = 10kΩ TIED TO GND 4.5 2.0 08000-037 RLOAD = 100kΩ TIED TO GND INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V) NONLINEARITY (5ppm/DIV) 5.0 OUTPUT VOLTAGE (V) 图17. 增益非线性度，G = 5 图20. 输入共模电压范围与输出电压的关系， G = 5，VS = 5 V，VREF = 2.5 V 08000-028 TWO CURVES REPRESENTED: RLOAD = 10kΩ AND 100kΩ TIED TO GND VS = 5V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 OUTPUT VOLTAGE (V) 3.5 4.0 INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V) NONLINEARITY (2ppm/DIV) 5.0 4.5 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 (4.994V, 0.076V) (0.01V, 0.026V) 0.5 0 –0.5 4.5 (4.994V, 4.75V) (0.01V, 4.25V) 4.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 OUTPUT VOLTAGE (V) 图18. 增益非线性度，G = 10 图21. 输入共模电压范围与输出电压的关系， G = 200，VS = 5 V，VREF = 2.5 V 08000-029 TWO CURVES REPRESENTED: RLOAD = 10kΩ AND 100kΩ TIED TO GND VS = 5V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 OUTPUT VOLTAGE (V) 3.5 4.0 INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V) NONLINEARITY (2ppm/DIV) 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 (1.78V, 0.274V) (0.0069V, 0.09V) 0.2 0 –0.2 4.5 (1.78V, 1.704V) (0.0069V, 1.52V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 OUTPUT VOLTAGE (V) 图19. 增益非线性度，G = 200 图22. 输入共模电压范围与输出电压的关系， G = 5，VS = 1.8 V，VREF = 0.9 V Rev. 0 | Page 11 of 20 AD8236 1.6 (1.75V, 1.705V) (0.03V, 1.533V) 1.4 1.2 2V/DIV 1.0 0.8 444µs TO 0.01% 0.6 0.4 (1.75V, 0.275V) 0 –0.2 0 0.2 0.4 08000-047 (0.03V, 0.103V) 0.2 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 OUTPUT VOLTAGE (V) 08000-039 INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V) 1.8 1ms/DIV 图26. 大信号脉冲响应与建立时间的关系， VS = ±2.5 V，VREF = 0 V，RL = 10 kΩ连接到VREF 图23. 输入共模电压范围与输出电压的关系， G = 200，VS = 1.8 V，VREF = 0.9 V +VS –0.002 –0.003 +125°C +85°C –40°C +25°C 700mV/DIV 143.2µs TO 0.01% +0.003 +0.002 +125°C +85°C +25°C –40°C 08000-048 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) REFERRED TO SUPPLY VOLTAGE –0.001 –VS 1.8 2.3 2.8 3.3 3.8 4.3 08000-054 +0.001 4.8 SUPPLY VOLTAGE (V) 1ms/DIV 图27. 大信号脉冲响应与建立时间的关系， VS = ±0.9 V，VREF = 0 V，RL = 10 kΩ连接到VREF 图24. 输出电压摆幅与电源电压的关系， VS = ±0.9 V、±2.5 V，VREF = 0 V，RL = 100 kΩ连接到−VS +VS +25°C +85°C +125°C –0.2 20mV/DIV –0.3 –40°C +0.003 +125°C +85°C +25°C –40°C +0.001 –VS 08000-117 +0.002 03579-056 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) REFERRED TO SUPPLY VOLTAGE –0.1 1k 10k 100k RLOAD (Ω) 100µs/DIV 图28. 小信号脉冲响应，G = 5， VS = ±2.5 V，VREF = 0 V，RL = 100 kΩ连接到VREF ，CL = 100 pF 图25. 输出电压摆幅与负载电阻的关系， VS = ±0.9 V、±2.5 V，VREF = 0 V，RL = 100 kΩ连接到−VS Rev. 0 | Page 12 of 20 AD8236 500 20mV/DIV SETTLING TIME (µs) 400 300 200 0 100µs/DIV 0 1 2 08000-043 08000-017 100 4 3 OUTPUT VOLTAGE STEP SIZE (V) 图29. 小信号脉冲响应，G = 5，CL = 100 pF， VS = ±0.9 V，VREF = 0 V，RL = 100 kΩ连接到VREF 图32. 建立时间与输出电压步进大小的关系， VS = ±2.5 V，VREF = 0 V，RL = 10 kΩ连接到VREF 40 38 20mV/DIV SUPPLY CURRENT (µA) 36 1.8V 34 32 30 5V 28 26 08000-034 08000-113 24 22 20 –40 1ms/DIV 图30. 小信号脉冲响应，G = 200， CL = 100 pF，VS = 2.5 V，VREF = 0 V，RL = 100 kΩ连接到VREF –25 –10 5 20 35 50 65 TEMPERATURE (°C) 80 95 08000-013 20mV/DIV 图33. 总电源电流与温度的关系 1ms/DIV 图31. 小信号脉冲响应，G = 200， CL = 100 pF，VS = 0.9 V，VREF = 0 V，RL = 100 kΩ连接到VREF Rev. 0 | Page 13 of 20 110 125 AD8236 工作原理 RG RG ESD PROTECTION ESD PROTECTION REF 6 210kΩ RG 3 52.5kΩ +VS –VS 8 5 ESD PROTECTION 52.5kΩ 210kΩ OP AMP A OP AMP B ESD PROTECTION ESD PROTECTION 1 4 ESD PROTECTION 7 VOUT 08000-006 2 AD8236 +IN –IN 图34. 简化原理图 AD8236是一款单芯片、双运放仪表放大器，针对尺寸和低 增益选择 静态电流至关重要的低功耗、便携式应用而设计。例如， 将一个电阻跨接在RG引脚上，即可设置AD8236的增益， 当采用低压电池工作时，其轨到轨输入和输出级可以提供 电阻值计算可参考表6或利用增益公式。 更大的动态范围。不同于使用互补差分对、非线性误差较 RG = 大的传统轨到轨输入放大器，AD8236采用新颖的架构，可 420 kΩ G −5 在内部提升供电轨，使得放大器既能以轨到轨方式工作， 表6. 用1%电阻实现的增益 又能提供0.5 ppm的低非线性度。此外，双运放仪表放大器 1%标准表RG值(Ω) 422 k 210 k 140 k 105 k 84.5 k 28 k 9.31 k 4.42 k 2.15 k 架构可提供非常宽的有效共模电压范围。更多信息参见共 模输入电压范围部分。AD8236配有精密、激光调整的电 阻，G = 5时CMRR高达86 dB(最小值)，增益精度为0.05% (最大值)。 基本工作原理 AD8236放大其正输入(+IN)与负输入(−IN)之间的差值。用 户可以利用REF引脚对输出信号进行电平转换。这对与滤 计算得到的增益值 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 20.0 50.1 100.0 200.3 波器或模数转换器(ADC)接口十分有利。基本设置如图35 不用增益电阻时，AD8236默认设置G = 5。增益精度取决 所示。图37显示了AD8236采用双电源工作的配置示例。 于RG的绝对公差。外部增益电阻的温度系数(TC)会增大仪 AD8236的输出计算公式如下： 表放大器的增益漂移。不用增益电阻时，增益误差和增益 G. 漂移最小。 VOUT = G × (VINP − VINM) + VREF 如果未安装增益设置电阻，则默认增益G为5。增益选择部 分说明了如何设置增益G。 5V 0.1µF GAIN SETTING RESISTOR VINM +IN +VS RG RG –IN AD8236 OUT VOUT REF –VS VREF 08000-136 VINP 图35. 基本设置 Rev. 0 | Page 14 of 20 AD8236 INCORRECT 布局 CORRECT 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AD8236低输入偏置电流特性的应用中，应避免将金属 AD8236 放在输入路径下方，以确保漏电流最小。 AD8236 REF REF V V 接地 + OP AMP 了确保获得最精确的输出，从REF引脚引出的走线应连接 – 08000-137 AD8236的输出电压是相对于基准引脚上的电位而言的。为 至AD8236的局部接地(见图37)，或者连接至AD8236局部接 图36. 驱动REF引脚 地的基准电压(图35)。 电源调整与旁路 基准引脚 基准引脚REF处于一个210 kΩ电阻的一端(见图34)。仪表放 大器的输出以REF引脚上的电压为基准，这在输出信号需 要偏移到共模以外的电压时会很有用。例如，可以将一个 电压源与REF引脚相连，对输出进行电平转换，使AD8236 AD8236具有高电源抑制比(PSRR)。但为了优化性能，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。与所有线性电路一样， 必须使用旁路电容来去耦放大器。 可以与ADC实现接口。容许的基准电压范围取决于增益、 靠近各电源引脚处应当配置一个0.1µF电容。可以在远离器 共模输入和电源电压。REF引脚不应高出+VS或–VS 的0.5 V 件处使用一个10μF钽电容(见图37)。大多数情况下，其它 以上。 精密集成电路可以共享该钽电容。 +VS 为了获得最佳性能，尤其是在输出测量不以REF引脚为参 考的情况下，REF引脚应保持较低的源阻抗，因为寄生电 0.1µF 阻会对CMRR和增益精度产生不利影响。图36显示了当需 要中间电平基准电压时，如何配置运算放大器来提供到 10µF +IN REF引脚的低源阻抗路径。 VOUT AD8236 LOAD 0.1µF –VS 10µF 08000-138 REF –IN 图37. 电源去耦、REF及以接地为基准的输出 Rev. 0 | Page 15 of 20 AD8236 +VS +VS AD8236 AD8236 REF REF –VS –VS TRANSFORMER TRANSFORMER +VS +VS C C fHIGH-PASS = 2π1RC AD8236 R AD8236 REF REF R –VS AC-COUPLED 08000-139 –VS AC-COUPLED 图38. 创建一条IBIAS 返回路径 RF干扰 输入偏置电流回路 AD8236的输入偏置电流极其小，不到10 pA。不过，输入 偏置电流仍然必须有一个到公共端的返回路径。当变压器 等信号源无法提供电流回路时，必须创建一条返回路径(见 在有大RF信号的应用中，一般都存在RF整流问题。该问题 表现为较小的直流失调电压。AD8236的各输入有一个3.1 pF栅极电容CG。匹配的串联电阻构成一个自然的低通滤波 器，它可降低高频时的整流(见图39)。外部匹配串联电阻 图38)。 与内部栅极电容之间的关系可以表示为： 输入保护 AD8236的所有引脚均提供ESD保护。此外，输入结构支持 FilterFreqDIFF 直流过载条件：正电源以上的二极管压降和负电源以下的 二极管压降。电源的二极管压降以外的电压会导致ESD二 FilterFreqCM 极管导通，使电流流过二极管。因此，对于+VS以上的电 1 πRC2G 1 πRC2G 压，应当用一个与各输入串联的外部电阻来限制电流。无 +VS 论何种情形，AD8236都能在室温下安全处理6mA连续电 流。 0.1µF 10µF 对于AD8236会遇到极端过载电压的应用，例如心脏除颤器 R BAV199L、FJH1100或SP720)。 +IN CG AD8236 –VS R CG –IN –VS 0.1µF REF 10µF –VS 图39. 无外部电容时的RFI滤波 Rev. 0 | Page 16 of 20 VOUT 08000-140 等，应当使用外部串联电阻和低泄漏二极管钳位(如 AD8236 当使用较小源电阻时，为了消除高频共模信号，可以将一 共模输入电压范围 个低通RC网络置于仪表放大器的输入端(见图40)。滤波器 共模输入电压范围是输入电压、基准电压、电源电压和内 根据以下关系式对输入信号带宽加以限制： 部运放A的输出的函数。图34显示了AD8236的内部节点。 FilterFreqDIFF 1 2πR(2CD CC CG) 图20和图23显示了典型电源电压和增益条件下的共模电压 FilterFreqCM 1 2πR(CC CG) 对于图20至图23未显示的电源电压和基准电压，可以使用 范围。 下述方法来计算可接受的共模电压范围： CC电容不匹配导致低通滤波器不匹配。这种不平衡导致 AD8236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 1. 遵守表2和表3所示的输入、输出和基准电压范围。 2. 通过下式计算内部运放A的输出电压。 滤波器频率低于共模频率。 A +VS 0.1µF CC 其中： 10µF VDIFF表示输入电压之差。 1nF R +IN VDIFF = VINP − VINM. 4.02kΩ CD VOUT AD8236 10nF R VCM表示共模电压。 REF VCM = (VINP + VINM)/2. –IN 4.02kΩ 1nF 08000-141 CC VDIFF 52.5kΩ VREF 5 VDIFF − VCM − − 4 4 2 RG 图40. 射频干扰(RFI)抑制 如果未安装增益设置电阻RG，则将RG设置为无限大。 3.使A保持在任一供电轨的10mV范围内。这对−40°C至 +125°C的温度范围有效。 −VS + 10 mV < A < +VS – 10 mV Rev. 0 | Page 17 of 20 AD8236 应用信息 +VS 交流耦合仪表放大器 可以在反馈路径中将一个积分器连接到AD8236，以创建一 0.1µF 个高通滤波器，如图41所示。此电路可用来抑制直流电压 和失调。低频时，电容C的阻抗较高，因此积分器的增益 +IN 也较高。AD8236输出端的直流电压反相并由积分器放大。 1 2π RC AD8236 反相信号回注到REF引脚中，使输出为零。高频时则相 反，电容C的阻抗较低，因此积分器的增益也较低。高频 fHIGH-PASS = R REF –IN C 时的电压变化也会反相，但仅放大较小的增益。该信号回 +VS 注到REF引脚中，但不足以使输出变为零。在极高频率 0.1µF 时，电容表现为短路。运算放大器处于单位增益状态，因 AD8603 而允许高频信号通过。 信号。 +VS VREF 10µF 图41. 交流耦合电路 Rev. 0 | Page 18 of 20 08000-142 当信号超过fHIGH-PASS时，AD8236输出经过高通滤波的输入 AD8236 低功耗心率监护仪 此电路利用低功耗、四通道运算放大器AD8609进行设计和 低功耗和小尺寸的特性使AD8236成为心率监护仪的绝佳选 测试。第四运算放大器被配置为施密特触发器，用于指示 择。如图42所示，AD8236可测量人体的生物电位信号。它 左臂或右臂电极脱离人体。当电极脱离人体时，这些电阻 抑制共模信号并充当主增益级，增益设置G=5。4.7 μF电容 与AD8236输入端的953 kΩ电阻一起拆开输入端。施密特触 和100 kΩ电阻设置仪表放大器之后的高通滤波器的−3 dB截 发器发送一个低电平有效信号来指示引线脱离状况。 止频率。它抑制电极的半电池超电势可能产生的差分直流 参考电极(右腿)接地。同样，电极电缆的屏蔽层也接地。 失调。 某些便携式心率监护仪没有第三电极。这种情况下， 次级增益级(G=403)放大ECG信号，然后将该信号送至一个 AD8236的负输入端可以连接到GND。 −3 dB截止频率为48 Hz的二阶低通贝塞尔滤波器。324 Ω电 请注意，本电路仅用于证明AD8236的能力。为了确保符合 阻和1μF电容构成一个抗混叠滤波器。该1μF电容还用作 医疗安全准则，还必须进行其它工作。 ADC开关电容输入级的电荷库。 +2.5V 1kΩ 20kΩ +2.5V –2.5V 5kΩ +2.5V 0.1µF AD8609 LEADS OFF DETECTION INTERRUPT LEADS OFF 680nF 953kΩ +2.5V 0.1µF RL AD8236 LA IN-AMP AD8609 24.9kΩ 4.02kΩ AD8609 100kΩ 953kΩ 1kΩ 0.1µF 402kΩ 220nF 0.1µF 324Ω 1µF 10-BIT ADC MCU + ADC 4.7µF –2.5V –2.5V –2.5V +2.5V AD8609 1kΩ 08000-143 RA –2.5V 图42. 低功耗心率监护仪原理图示例 Rev. 0 | Page 19 of 20 AD8236 外形尺寸 3.20 3.00 2.80 8 3.20 3.00 2.80 1 5 5.15 4.90 4.65 4 PIN 1 0.65 BSC 0.95 0.85 0.75 1.10 MAX 0.15 0.00 0.38 0.22 COPLANARITY 0.10 0.23 0.08 8° 0° 0.80 0.60 0.40 SEATING PLANE COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 图43. 8引脚超小型封装[MSOP] (RM-8) 尺寸单位：mm 订购指南 型号 AD8236ARMZ 1 AD8236ARMZ-R71 AD8236ARMZ-RL1 1 温度范围 −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 8引脚 MSOP Z = 符合RoHS标准的器件。 ©2009 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D08000-0-5/09(0) Rev. 0 | Page 20 of 20 封装选项 RM-8 RM-8 RM-8 标识 Y1W Y1W Y1W