用于处理可变电桥信号的比例电压转换接口集成

1 概述

　　AM417是德国Analog Microelectronics公司开发的一个用于处理可变电桥信号的低成本比例电压转换接口集成电路，该电路的输出信号可以成比例地自动跟踪电源电压的变化，这点对于共用一组电源的控制系统来说非常有用。因此，这种电路对于处理来自诸如硅压力传感器的差分输出信号十分理想。AM417是由一个用于换能器的比例输出电流源、一个用于处理差分输入信号的高精度前置放大器和一个电压输出级组成的。其增益、偏置和输出电压范围(最大为0.4～0.5V)可以通过外接电阻来调整。它的电压输出级为开路集电极输出，输出的电流可达10mA。用一个外接电阻就可以最大限度地对输出电流进行有效的控制。

　　通过使用AM417的基本功能可对传感器标准化所需要的所有重要参数进行调整，AM417具有很小的尺寸(SO8)和很低的成本，是一个理想的应用于传感器的接口集成电路。

　　2 主要特点和引脚功能

　　AM417是一个低成本的比例电压转换接口集成电路，可广泛应用于工业自动化以及传感器电压转换接口电路中，其主要特点如下：

　　工作电压为5V±5%(跟踪比例范围);

　　具有较宽的工作温度范围(-40～+100℃);

　　带有用于传感器的比例电流源;

　　内置输出5mA的开路集电极输出驱动;

　　增益系数和电压偏置可调;

　　输出电压范围可调;

　　采用小尺寸(SO8)封装;

　　成本低。

　　图1所示是AM417接口集成电路的引脚排列，表1所列为其引脚功能说明。

　　3 工作原理

　　AM417是一个专门用于处理可变电桥输出信号(如硅压力传感器)的比例电压转换接口集成电路。利用电路中的比例电流源，可以较容易地解决和处理来自硅压力传感器差分输出信号的温度补偿、传感器经过变换后的输出信号范围调整、以及同步比例跟踪电源电压的变化等问题。

　　AM417比例电压转换接口电路内部由比例电流源、高精度线性放大器输入和开路集电极输出等三部分组成。图2是AM417的工作原理图。该器件的外部应用电路连接图如图3所示。

　　其中，比例电流源可用于传感器的激励电源，它的电流IIB可以通过外接电阻R1调节，式子如下：

　　IIB=VB/(10R1)

　　而高精度的线性放大器(内置固定增益GIA=10)则主要用于处理差分电桥信号。AM417的开路集电极输出级的主要功能有：电压输出、电流限制以及输出电压的调整等。

　　3.1 电压调整

　　AM417电压输出主要通过一个外接的开路集电极三极管T1(由电压输出级驱动)来完成，其输出级电流可达11mA。而增益GOUT可以通过外接电阻R3和R4在2～11之间进行调整。公式如下：

　　GOUT=R3/(R3+R4)

　　从而可通过G=GIAGOUT整个系统的增益。

　　3.2 电流限制

　　对管脚VOUT进行简单的电位钳制可限制它与VCC之间的电压降变化，AM417的最大输出电压为：VOUTmax=VCC-1.5VBE(T)。而最大电流则可通过串接在三极管T1发射极上的电阻R2来调节(见图3)。公式如下：

　　IVOUTmax≈380mV/R2

　　如果不需要电流限制，三极管T1的发射极可以直接接在电源电压VCC(R2=OΩ)上。一个恰当的三极管T1(VBE-温度漂移：-2mV/℃典型值)和集成电路AM417的热接触可以降低总的输出电流IOUT的温度漂移，同时也可提高电路的电流限制能力。

　　3.3 可调输出电压范围

　　由于同型号的传感器输出信号有不同的范围，因此通过调节输出级的增益GOUT可以使最大输出电压增益符合要求，输出电压的偏置可以由传感器的偏置调整电阻R01和R02来调整，参见图3。

　　4 应用设计

　　在图3所示的AM417基本应用电路中。其各外接元件的参数值如表2所列。在这些外接元件参数条件下，才如下电路的各主要参数：