Verwendung eines Volldifferenzverstärkers als Differenz-ADC-Treiber

(1) Es sollte direkt an der Quelle sein. Es hat keinen Sinn, sich in ein differentielles Signal zu verwandeln, nachdem all das Rauschen auf dem Kabel in das Signal gelangt ist.

(2) Die angemessenen Widerstandswerte hängen von der Treiberfähigkeit Ihres Operationsverstärkers sowie von der Treiberfähigkeit/Ausgangsimpedanz Ihrer Quelle ab. Wenn sowohl Ihr Operationsverstärker als auch Ihre Quelle viel Strom treiben können, können Sie Widerstände mit niedrigerem Wert verwenden. Gehen Sie auf keinen Fall unter 1K für den Gesamtwiderstand in irgendeinem Rückkopplungspfad. Es ist wahrscheinlich vernünftig, es zwischen 5-10K zu halten, obwohl Sie wahrscheinlich so niedrig wie 3K und so hoch wie 20K gehen können. Dies gilt für den Gesamtwiderstand in einem Rückkopplungspfad, nicht für einen einzelnen Widerstand. Höhere Widerstände sind für die Quelle und den Verstärker einfacher zu treiben, erzeugen aber mehr Rauschen. Niedrigere Widerstände sind das Gegenteil.

(3). Der Verstärker weist Signale zurück, die an beiden Eingängen gleich sind. Wenn also äquivalente Widerstände zwischen den Eingängen unterschiedlich sind, werden Signale, die gleich sind und zurückgewiesen werden sollten, unterschiedlich erscheinen und akzeptiert werden, während unterschiedliche Signale erscheinen können, die zurückgewiesen werden sollten gleich und akzeptiert werden. Das Anpassen von Widerständen zwischen Rückkopplungsschleifen hilft, dies zu verringern.

Diskrete angepasste Widerstände helfen, dies zu lindern. Angepasste Widerstandsarrays sind sogar noch besser, da die Widerstände mit der Temperatur driften und nichts garantiert, dass die beiden Widerstände die gleiche Temperatur haben. Die Tatsache, dass sie sich auf demselben Gehäuse befinden und gleichzeitig hergestellt werden, gewährleistet nahezu identische Temperaturkoeffizienten sowie eine enge thermische Kopplung, sodass die Widerstände auch beim Driften so ähnlich wie möglich bleiben.

[Zusammenfassung: Unter Verwendung der Konzepte von ThermalShorts und ThermalOpens, mit 0,1 Watt vom Operationsverstärker an einer zentralen Stelle, mit perfekt symmetrischem Layout innerhalb einer ThermalOpen-Lücke im Kupfer, sollte die Temperaturabweichung etwa 2/8 Grad Celsius (7/8 Grad, wenn nur EINE Groundplane verwendet wird)]

Lassen Sie uns über thermisches Management sprechen, wie z. B. das Erstellen von thermischen_Kurzschlüssen und thermischen_Öffnungen, um Wärmeströme auf Pfade zu lenken, die die kleinstmöglichen Temperaturgradienten verursachen.

Der erste zu lernende Punkt ist der Wärmewiderstand einer Kupferfolie mit Standarddicke (1,4 mil, 35 Mikron) von 1 Unze/Quadratfuß: 70 Grad Celsius pro Watt, für Wärme, die von Kante zu Kante eines Folienquadrats fließt. Was bedeutet das?

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Was bedeutet das? Wenn Ihr Verstärker 0,1 Watt Wärme hat und diese Wärme den IC auf einer Seite durch ein 1 cm breites Stück Folie verlässt, dann verursacht jeder 1 cm * 1 cm einen zusätzlichen Temperaturanstieg von 7 ° C. Und Ihre Gain-Set-Widerstände benötigen keine Temperaturgradienten, da sonst die Widerstandswerte nicht übereinstimmen und Ihr CMMR beeinträchtigt wird.

Was zu tun ist? Lassen Sie uns ThermalShort (OK, nahe an einem Kurzschluss) bauen und die Wärmeflussmuster untersuchen.

Unten hat das Beispiel die primäre Wärmequelle (den IC) in der Mitte von ACHT Quadraten. Bei 0,1 Watt werden die 7 Grad Celsius durch 8 geteilt, zu 7/8 Grad Celsius maximaler thermischer Fehler. Wenn Sie DREI GROUND-Ebenen verwenden, die alle 5 mm mit VIAS verbunden sind, sollte Ihr thermischer Fehler um weitere 3: 1 kleiner sein, auf etwa 2/8 Grad Celsius.

Lassen Sie uns eine 4-Lagen-Leiterplatte verwenden und 2 oder 3 der Lagen als GROUND verwenden, mit VIAS alle 5 mm (1/5 Zoll), damit die 3 Lagen thermisch stark verbunden sind. Übrigens haben Durchkontaktierungen mit ungefähr der gleichen Peripherie wie Dicke (bei 1/16 dicker Leiterplatte verwenden Sie einen Bohrer mit 1/(3*16) oder 1/48" Durchmesser) ein Verhältnis von 1:1 und sehen auch aus wie 70 Grad Celsius pro Watt Wärmewiderstand.

In Ordnung und jetzt? Bedenken Sie:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Beachten Sie die völlig SYMMETRISCHE Platzierung der wärmeempfindlichen Widerstände; Beachten Sie die zentrale Platzierung des primären Wärmegenerators (IC). Die Widerstände erzeugen auch Wärme, wobei die Wärme durch die BREITEN PCB-Spuren austritt und dann durch 1/32 Zoll Dicke (oder 1/50 Zoll) für 4 Schichten, FR-4, geleitet wird.