RATIOMETRISCHES TRANSMITTER–IC
EIGENSCHAFTEN
•
Versorgungsspannung 5V±5%
±
(Ratiometriebereich)
•
Großer Arbeitstemperaturbereich:
–40°C...+100°C
•
Ratiometrische Stromquelle zur Sen-
sorversorgung
•
Instrumentenverstärkereingang
•
Spannungstreiber–Ausgangsstufe:
V
OUT
= 0.5–4.5V,
I
OUT
=
±
5mA (Push/Pull)
•
Einstellbare Ausgangsstrom-
begrenzung
•
Verstärkung, Offset und Ausgangs-
spannungsbereich einstellbar
•
Überspannungsabschaltung
•
Verpolschutz
AM427
ALLGEMEINE BESCHREIBUNG
Der AM427 ist ein kostengünstiges ratiometri-
sches Transmitter–IC, welches speziell für die
Aufbereitung von Brückensignalen entwickelt
worden ist. Das IC eignet sich besonders für pie-
zoresistive und magnetoresistive Siliziumsenso-
ren. Prinzipiell besteht der AM427 aus einem
hochgenauen Instrumentenverstärker als Ein-
gangsstufe, einer ratiometrischen Stromquelle, mit
der eine Meßzelle versorgt werden kann, und ei-
nem Spannungstreiber als Ausgangsstufe. Ver-
stärkung, Offset und die Ausgangsspannung sind
über externe Widerstände einstellbar. Der Aus-
gang ist als Push–/Pull–Stufe ausgelegt. Zusätz-
lich zu diesen Funktionen sind verschiedene
Schutzfunktionen wie Ausgangsstrombegren-
zung, Kurzschluß– und Verpolschutz und eine
Überspannungsabschaltung integriert.
ANWENDUNGEN
•
Anwendungen im Automobilbereich
•
Spannungswandler für Meßbrücken
•
Sensor–Schnittstelle
LIEFERFORMEN
•
DIL16–Gehäuse (Muster, Kleinserien)
•
SO16(n)–Gehäuse
•
Dice auf 5“ Dehnfolie aufgespannt
BLOCKSCHALTBILD
V+
2
3
IP
16
RSC
Überspannungsabschaltung
Verpolschutz
1
9R
150mV
VCC
AM427
VIB
15
OP
IB
I
BR
5
OP
1R
Ausgangs
−
Stufe
+
VOUT
14
VR
11
IN+
IN−
7
IA
10
6
4
GND
13
RIC
OP
I
VIC
VIC
12
RB
Abbildung 1
analog microelectronics
Analog Microelectronics GmbH
An der Fahrt 13, D – 55124 Mainz
Internet: www.analogmicro.de
Telefon: +49 (0)6131/91 073 – 0
Telefax: +49 (0)6131/91 073 – 30
E–Mail: info@analogmicro.de
April 99
1/9
Rev. 2.1
RATIOMETRISCHES TRANSMITTER–IC
ELEKTRISCHE SPEZIFIKATIONEN
T
amb
= 25°C,
V
CC
= 5V (unless otherwise noted)
Parameter
Voltage Range (Ratio Range)
Maximum Supply Voltage
Quiescent Current
Temperature Specifications
Operating
Storage
Junction
Thermal Resistance
T
amb
T
st
T
J
Θ
ja
Θ
ja
Over Voltage Switch Off
Input Voltage Range
Threshold Voltage
Input Current
Output Current
V
V+
V
V+THRESH
I
V+
I
V+
I
IP
I
IP
V+
= 5V
V+
= 27V
V+
= 5V
V+
= 27V
4.75
10
45
310
0.87
80
550
1.35
DIL16 plastic package
SO16 narrow plastic package
70
140
–40
–55
Symbol
V
CC
V
CCmax
I
CC
R
RB
= 500Ω,
I
IB
= 1mA
Conditions
Min.
4.75
Typ.
5
AM427
Max.
5.25
6
6.2
Unit
V
V
mA
100
125
150
°C
°C
°C
°C/W
°C/W
27
15
140
820
2.1
50
V
V
µA
µA
mA
nA
Ratiometric Current Source – Transducer
Sense Voltage Range
Internal Sense Voltage
Output Current Range
Output Current
Ratiometric Error
V
VIB
V
RB
I
IB
I
IB
RAT@IB
ratiometric with
VIB,
R
RB
= 500Ω,
V
VIB
= 5V
V
VIB
= 5.25V,
V
CC
= 5V,
RAT@IB
= 1.05
V
RB
(V
VIB
= 5V)
–
V
RB
(V
VIB
= 5.25V)
I
IB
= 1mA
I
IB
= 1.25mA
I
IB
= 1mA,
R
IB
=
∆U
IB
/∆I
IB
,
V
VIB
= 5V,
I
IB
= 1mA
∆V
CC
= 4.75V – 5.25V,
V
VIB
= 5V,
I
IB
= 1mA
1.5
1.5
76
4.5
90
ratiometric with
VIB, V
VIB
= 5V
0.50
0.98
1
5
0.5
1.25
1.02
±1
27
V
V
mA
mA
mV
I
RB
vs. Temperature
Output Voltage Range
Output Resistance
Power Supply Rejection Ratio
Instrumentation Amplifier
Input Voltage Range
Internal Gain
Common Mode Rejection Ratio
Power Supply Rejection Ratio
Offset Voltage
V
OS
vs. Temperature
Input Bias Current
Output Voltage Range
Output Resistance
Nonlinearity
Voltage Output Stage
Adjustable Gain
Input Voltage Range
Power Supply Rejection Ratio
dI
RB
/dT
V
IB
R
IB
∆I
IB
±20
V
CC
–0.5V
ppm/°C
V
MΩ
dB
V
IN+;–
G
IA
CMRR
PSRR
V
OS
dV
OS
/dT
I
B
V
VIA
R
OUT
∆V
IN
= 200mV, ideal input
V
IN
= 2V
V
IN–
= 2V,
∆V
IN
= 200mV
G
IA
=
∆V
VIA
/∆V
IN
1.5
9.8
80
74
10.0
90
80
V
CC
–2V
10.2
V
dB
dB
±3
±10
mV
µV/°C
nA
V
kΩ
0.1
% FS
25
0
20
75
V
CC
–2V
G
OUT
V
VR
PSSR
2
0
–72
–90
11
V
CC
–2.5V
V
dB
analog microelectronics
April 99
2/9
RATIOMETRISCHES TRANSMITTER–IC
Parameter
Voltage Output Stage (cont.)
Offset Voltage
V
OS
vs. Temperature
Input Current
Input Current Pin
RSC
Output Voltage Range
Output Current
Output Current Pin
VOUT
Current Limitation Threshold
Output Resistance
Linearity
Current Source – Output
Internal Sense Voltage
Input Sense Current
Output Current
Output Current
Output Voltage Range
V
RIC
I
RIC
I
VIC
I
OUT
V
OUT
with transistor BC848C
with transistor BC848C,
I
OUT
= 5mA
0.8
20
ratiometric with
VCC
485
500
25
35
V
OS
dV
OS
/dT
I
IN
I
RSC
V
OUT
I
OUT
I
VOUT
V
THRESH
R
OUT
∆V
IN
= 50mV
∆V
IN
= 50mV
V
RSC
=
V
VCC
– 150mV
with transistor BCW68H
I
OUT
= 10mA (see figure 5)
with transistor BCW68H
pin
VOUT
ratiometric with
VCC
virtual
ideal input
100
120
200
150
0.1
8.0
0.5
20
12.5
Symbol
Conditions
Min.
Typ.
AM427
Max.
Unit
±3.0
±15
75
25.0
4.5
12.5
300
180
0.85
0.01
mV
µV/°C
nA
µA
V
mA
µA
mV
Ω
%FS
515
75
75
6
6
mV
nA
µA
mA
V
RANDBEDINGUNGEN
Parameter
Resistor Adjustment Current Source (Transducer)
Gain Resistor Sum
Capacitor Power Supply
Capacitor Frequency Compensation (Output Stage)
Capacitor Load (Output Stage)
Resistor Sense Current Limitation
Resistor Adjustment Current Source (Output Stage)
Symbol
R
1
R
3
+
R
4
C
1
C
2
C
3
R
2
R
5
100
4.3
1.0
0
90
5.8
10.0
50
1000
Conditions
Min.
400
Typ.
Max.
1000
2.0
Unit
Ω
kΩ
nF
nF
nF
Ω
Ω
FUNKTIONSDIAGRAMM
V
S
I
BR
COMP
(ratriometrisch)
12 V
GAIN
= 20...110
AMP
V
OUT
Ground
Abbildung 2
analog microelectronics
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RATIOMETRISCHES TRANSMITTER–IC
FUNKTIONSBESCHREIBUNG
AM427
Der AM427 ist ein integrierter ratiometrischer Spannungs–Transmitter, der speziell für die Verar-
beitung von Brückeneingangssignalen für Automobilanwendungen entwickelt worden ist. Mit sei-
ner integrierten, ratiometrischen Stromquelle ist es vor allem für die Signalaufbereitung bei piezore-
sistiven Druckmeßzellen geeignet und erlaubt eine einfache Temperaturkompensation und Kalibrie-
rung dieser Sensorelemente. Zusätzlich zu den Hauptfunktionen werden verschiedene Schutzfunk-
tionen zur Verfügung gestellt. Die integrierten Schutzfunktionen sind:
•
eine
Überspannungsabschaltung,
•
ein
Verpolschutz,
•
und ein
Kurzschlußschutz
(V
OUT
gegen
Ground)
der Ausgangsstufe.
Der AM427 besteht prinzipiell aus 4 funktionalen Blöcken:
1. Mit einer
Instrumentenverstärker–Eingangsstufe
mit einer festen Verstärkung von
G
IA
= 10
wird das Eingangssignal vorverstärkt.
2. Einer
ratiometrische Stromquelle
für die Versorgung der Meßzelle:
Der Strom
I
IB
kann über die Variation des Widerstands
R
1
über die folgende Beziehung geändert
eingestellt werden:
I
IB
=
V
VIB
10
R
1
3. Einer
Open Collector–Ausgangsstufe
mit den folgenden Funktionen:
•
Spannungsausgang:
Als Spannungsausgang dient ein Spannungsverstärker mit einer exter-
nen PNP–Open Collector–Stufe
T
1
, welche einen maximalen Strom von
I
OUT
= 11mA liefern
kann. Die Verstärkung
G
OUT
kann über die externen Widerstände
R
3
und
R
4
zwischen
G
OUT
=
2...11 eingestellt werden:
G
OUT
=
R
3
R
3
+
R
4
Die Verstärkung des gesamten Systems beträgt dann
G
=
G
IA
G
OUT
.
•
Strombegrenzung:
Eine Komparatorstufe mit einer fest eingestellten Schwellspannung von
V
CC
–150mV ermöglicht eine einstellbare Strombegrenzung. Der maximale Strom beträgt
I
OUT
max
=
150mV
.
R
2
Mit einer externen Schottky–Diode
D
1
ist die Ausgangsstufe gegen
V
OUT
und
Ground
kurz-
schlußgeschützt. Wenn keine Strombegrenzung benötigt wird, müssen die Pins
RSC
und
VCC
verbunden werden.
•
Pull–Down Stromquelle:
Wenn ein symmetrischer Push/Pull Ausgang benötigt wird, steht
eine Pull–Down Stromquelle mit einem Laststrom von 5mA zur Verfügung. Der Strom kann
über den
R
5
eingestellt werden:
analog microelectronics
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RATIOMETRISCHES TRANSMITTER–IC
I
OUT
=
V
IB
10
R
5
AM427
Wenn diese Stromquelle nicht benutzt wird, müssen die Pins
VIC
und
RIC
entweder auf Masse
gelegt werden oder dürfen alternativ nicht beschaltet werden.
4. Eine
Überspannungsabschaltung
mit einer festen Schwellspannung von 12V erlaubt einen
Kurzschlußschutz gegen eine höhere Spannung. Im Fall eines Kurzschlusses mit dem Bordnetz
von 24V (Automobil) wird der externe PNP–Transistor
T
1
abgeschaltet, und das IC ist elektrisch
von der Überspannung getrennt. Falls die Überspannungsabschaltung nicht benötigt wird, müs-
sen die Pins
V+
und
IP
entweder auf Masse gelegt werden oder dürfen alternativ nicht beschaltet
werden.
Als besondere Eigenschaft verfügt AM427 über einen integrierten Verpolschutz der drei Pins
VCC,
GND
und
OUT.
Diese Pins können untereinander fälschlicherweise verschaltet werden, ohne daß
das IC beschädigt wird.
Einstellen des Ausgangsspannungsbereichs
Die Spanne der Ausgangsspannung kann über die Verstärkung
G
OUT
der Ausgangsstufe eingestellt
werden. Der Offset der des Ausgangs kann zusammen mit dem Offset des Sensors über die Wider-
stände
R
O1
und
R
O2
(Abbildung 5 und 6) abgeglichen werden.
analog microelectronics
April 99
5/9
电子工程世界
