Amplificador de instrumentación sencillo y preciso con ganancias programables digitalmente de 1 a 4096
El LTC6915 es la forma más sencilla y precisa de conseguir una programación digital
forma precisa de conseguir una ganancia de tensión programable digitalmente
ganancia de tensión programable digitalmente. Cualquier sistema
que requiere una amplificación precisa de las pequeñas
pequeñas tensiones diferenciales y para rechazar
grandes señales de modo común se beneficiarán de la
se beneficiarán del LTC6915.
El LTC6915 es una evolución del
LTC2053, una entrada y salida de precisión de carril a carril
y salida, con deriva cero, para la instrumentación
instrumentación. Gracias a los bajísimos errores de CC del amplificador
gracias a los bajísimos errores de CC del amplificador, los niveles de ganancia son muy altos
niveles de ganancia se pueden conseguir en una sola etapa. El
El LTC2053 utiliza resistencias externas para ajustar la ganancia; el
ganancia; el LTC6915 utiliza un puerto serie
puerto serie o un puerto paralelo para seleccionar las resistencias internas, y
resistencias, y así seleccionar la ganancia.
La ganancia se puede programar en 0, 1, 2,
4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024,
2048 o 4096. La ganancia programable
aumenta el rango dinámico de cualquier
sistema. Un amplificador de instrumentación de ganancia fija
amplificador de instrumentación tendría unos 60dB de
rango útil. El rango dinámico de la
el LTC6915 es superior a 120dB.
Dado que la alta CMRR (normalmente
125dB) es independiente del ajuste de la ganancia,
microvoltios de señal diferencial
la señal diferencial puede extraerse de los voltios de
común. Además, el nivel de modo común
nivel de modo común de la señal diferencial puede ser
sea cualquier valor en los carriles de alimentación del LTC6915
del LTC6915.
Otras características del LTC6915
incluyen una interfaz digital flexible, un
Etapa de salida con conexión Kelvin, un amplio rango de potencia, un
rango de alimentación, modo de desconexión y una selección de
una selección de recintos.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques del
LTC6915. Una sofisticada técnica de muestreo con carga equilibrada
impresiones de la técnica de muestreo
la tensión de entrada diferencial a un
condensador interno de 1000pF. La señal de entrada diferencial
la señal de entrada diferencial se convierte en una
una señal de un solo extremo referenciada a
una escala de resistencias de precisión incorporada.
Para ganancias de hasta 1024V/V, se garantiza que la precisión es mejor que
está garantizado que es mejor que ±0,6% en la temperatura
en función de la temperatura (Figura 2), con un típico
la deriva típica de la ganancia es inferior a 2 ppm. A
el pin "REF" del LTC6915. Este
esta señal de un solo extremo se amplifica entonces
mediante un amplificador operacional de deriva cero conectado como
una etapa de ganancia no inversora. Con OUT
se conecta a SENSE, la ganancia se ajusta a una frecuencia de muestreo de 3 kHz, lo que significa que las señales
las señales a 1,5 kHz pueden ser amplificadas por el
por el LTC6915
Figura 1. El diagrama de bloques del LTC6915. El pequeño paquete GN16 (a) tiene todas las funciones de control. La versión del encapsulado DFN12 (b) sacrifica las funciones de control de parada y de bloqueo de datos por un tamaño aún menor.
Figura 2. La precisión de la ganancia del LTC6915 es generalmente mejor que el 0,5%.
El LTC6915 tiene la notable
La excepcional precisión de CC inherente a todos los amplificadores de Linear Technology
Amplificadores de tecnología lineal. El
el desplazamiento de CC a temperatura ambiente es inferior a
menos de ±10µV con menos de ±50nV/°C
de la deriva. La corriente de polarización de entrada máxima de 10nA
corriente de polarización de entrada significa que no hay un error adicional de CC
Error de CC adicional por impedancias de fuente de hasta
hasta 10kΩ. La alta CMRR y PSRR
hacen que el LTC6915 sea insensible a las fluctuaciones
en las fuentes de alimentación o en los niveles de modo común
niveles de modo común.
El LTC6915 tiene una interfaz digital paralela
y una interfaz digital en serie. Su diseño lógico único
el diseño lógico asegura que los altos y bajos
umbrales de entrada altos y bajos
(VIH/VIL) de 2,0 y 0,8 voltios para cualquier
tensión de alimentación de 2,7V a
±5.5V. Por lo tanto, los microprocesadores
o FPGAs que funcionan con una alimentación de 2,5V
puede interactuar directamente con el LTC6915
sin restricciones. La fuente de alimentación del LTC6915
puede ser una única alimentación de 2,7 V hasta una división
±5,5V sin desplazamiento de nivel adicional del
de las entradas digitales.
Conexión del PARALELO/SERIE de la clavija a V-
pone el LTC6915 en modo de control en serie
modo de control en serie. Los pines de selección de chip (CS),
reloj (CLK), y los pines DATA forman un único
entrada en serie de 3 hilos (Figura 3).
Para la conexión en cadena (Figura 4), hay
es también una salida de datos (DOUT). Utilizando el flanco descendente del reloj
para emitir los datos, el LTC6915 es inmune a
a los tiempos de subida y bajada lentos
a menudo se encuentran en la interfaz aislada
interfaces. Pero esto no significa
que el LTC6915 es lento. Cuando el
El tiempo de DOUT no es importante, los datos pueden ser
¡puede introducirse en el LTC6915 a una velocidad de 10MHz!
¡como 10MHz!
Figura 3. El LTC6915 utiliza una sencilla interfaz de serie de 3 hilos estándar.
Figura 4. Se pueden conectar en cadena dos LTC6915. También se muestran los códigos de bits para cada ajuste de ganancia.
El registro de desplazamiento interno tiene ocho bits de ancho
bits de ancho; los cuatro LSB fijan la ganancia,
y se ignoran los cuatro MSB. Este
simplifica algunos diseños de software, ya que el LTC6915 parece ser un dispositivo de "todo el byte"
dispositivo, aunque todavía es posible cargar cuatro bits a la vez
para cargar cuatro bits a la vez.
La ganancia también se puede ajustar con un simple
de pines, o utilizando algunas señales de E/S de repuesto
algunas señales de E/S de repuesto. Simplemente conecta
el PARALELO/SERIE de la clavija a V+ y
pone el LTC6915 en modo de control paralelo
modo. Cuatro entradas (D3, D2, D1, D0)
ajustar directamente la ganancia del amplificador, como también se muestra en la figura 4
incluso existe la posibilidad de "bloquear" los bits del
incluso existe la posibilidad de "bloquear" los bits de control paralelo
bits de control paralelo en el LTC6915 utilizando el botón HOLD/REV
el HOLD/A TRAVÉS DE (paquete GN16). Cuando este pin se pone en alto, todas las señales de D3...D0 se bloquean
las señales presentes en D3...D0 se enclavan en el LTC6915
en el LTC6915. Cualquier cambio en D3
a D0 se ignoran hasta que HOLD/A TRAVÉS DE se reduce a un nivel bajo.
El husillo SENSE permite una mejora inteligente
en la conducción de la carga o
capacidad de multiplexación del LTC6915.
En la figura 5, un transistor NPN discreto
se añade un transistor para aumentar el
de la carga. La clavija SENSE se conecta en Kelvin
a la carga. Los errores de ganancia de
de VBE del NPN y del IR
de la interconexión se eliminan.
Se suministra una tensión precisa al
La fijación de clavijas se utiliza para ajustar la ganancia del
ganancia del amplificador al código 1011,
para una ganancia de 1024, utilizando la opción de interfaz paralela
opción de interfaz paralela.
Figura 5. La detección de Kelvin en la salida mantiene la precisión con el aumento de la carga.
En la Figura 6, dos LTC6915 están conectados como un
como un multiplexor. Un dispositivo
está programado para una ganancia de 0 (salida triestatal)
salida) mientras que el otro dispositivo
está programado para una ganancia ≥1. Utilizando la interfaz en serie, cambiar la ganancia
de un amplificador y la desactivación del otro se produce
el otro se produce simultáneamente cuando el CS hace una transición de abajo hacia arriba.
Como precaución contra los cortocircuitos de salida,
las resistencias de 200Ω están en serie con cada salida en
salida en caso de que los dos amplificadores se conecten alguna vez
nunca se encendieron simultáneamente. La clavija SENSE
elimina cualquier error debido a
Caída de IR en la resistencia de 200Ω durante el funcionamiento normal
funcionamiento normal.
Figura 6. Un robusto multiplexor de ganancia variable que utiliza el ajuste de ganancia 0 de alta impedancia proporciona un rango dinámico muy amplio en sistemas multicanal
En la Figura 7, un disipador de corriente programable por software
el disipador de corriente programable se crea utilizando el
Pin SENSE, un MOSFET externo y
la red de ganancia interna. Este diseño
puede absorber una amplia gama de corrientes, desde 0µA
a 40,96mA, gracias a la precisión del amplificador interno de deriva cero y a la red de ganancia interna
el amplificador interno de deriva cero y
la amplia gama de ajustes de ganancia. Con
sólo 10µV de tensión de desplazamiento de error máximo, el circuito
error, el circuito funciona con una referencia de entrada
tensión de referencia de entrada de sólo 250µV
a 500µV. La tensión de referencia se ajusta mediante un pequeño
por una pequeña corriente regulada
por la tensión de referencia de 400 mV de un LT6650- que fluye a través de un 5Ω
resistencia de entrada. Esta pequeña tensión es amplificada por la ganancia programada del
LTC6915 y obliga a que fluya una corriente por el
a través de la resistencia de salida de 50Ω mediante el
mOSFET. El cumplimiento de la tensión del
del sumidero de corriente se determina por
la tensión máxima de salida en el
Clavija del SENTIDO. En este ejemplo, la tensión máxima de salida
la tensión máxima de salida es de sólo 2,048V,
necesaria cuando la referencia de entrada es
500µV y la ganancia es de 4096.
Figura 7. Una fuente de corriente de precisión programable de amplio rango aprovecha la precisión de la topología del amplificador de deriva cero.
Cada código de control sucesivo que se envía al
El LTC6915 aumenta la corriente de salida
por un factor de dos. Cualquier nivel actual
entre los intervalos binarios ponderados
se consigue ajustando la tensión de referencia
tensión de referencia de entrada. Una ganancia de 1 proporciona
una corriente de salida de 5µA a 10µA,
y una ganancia de 4096 proporciona una corriente de salida de 20,48mA
a 40,96mA, con una linealidad típica mejor que ±1%
linealidad típica.
El LTC6915 es ideal para la detección de corriente
detección de corriente, amplificadores de termopar
galgas extensométricas, y muchas otras aplicaciones de baja frecuencia y cercanas a la corriente continua
y aplicaciones cercanas a la corriente continua.
El ancho de banda de ganancia del amplificador operacional interno
es de 200kHz con una velocidad de giro
de 0,2V/µs y el tiempo de respuesta
con una precisión del 0,1% en un cambio de paso de ganancia puede variar entre
el cambio de paso puede variar entre 4ms y
15ms. La figura 8 muestra el LTC6915
amplificar un sensor de puente. Cuando está en espera, el circuito consume menos energía que cuando no está en uso
el circuito consume menos de
100µA. Una interrupción al procesador
activa un ciclo de medición, encendiendo el LTC6915
encender el LTC6915 y adquirir una
resultado de la conversión del LTC2431
Convertidor A/D.
Figura 8. Uso del LTC6915 como amplificador de puente directo en un sistema de medición con una corriente de espera muy baja.
El amplificador de instrumentación LTC6915 combina una precisión excepcional
un rendimiento analógico de precisión excepcional con un sistema digital flexible
interfaz digital. El resultado es una etapa de ganancia programable por software
etapa de ganancia programable por software que es
es preciso y fácil de usar.
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