差分输入至差分输出放大器等效高温解决方案

    当今电子系统必须要能够在前所未有的高温条件下工作。涡轮发动机、油田设备和其他各种当代以及新一代控制应用要求器件能在超过200℃的温度下工作。遗憾的是，集成电路的高温工作性能极为有限，尤其当温度达到并超过200℃时。

    应对恶劣环境的一种方法是远程放置电子设备，然而这种技术会增加成本，牺牲可靠性，且通常会降低系统精度。因此，针对200℃以上高温工作而设计的电子电路需求不断增加。碳化硅和砷化镓可在高温下工作，但这类工艺性价比不高。目前为止，并没有很多物美价廉的差分放大器是特地针对高温工作而设计的。

    本文的设计思路提供了一种低成本、高性能的替代解决方案。连接两个快速、低噪声、高性能仪表放大器AD8229，可构建高温差分放大器。AD8229采用先进的绝缘硅片(SOI)工艺制造，这种工艺同样用于为各大跨国航空公司、涡轮发动机和石化产品供应商提供精密压力传感器。采用SOI工艺制造的电路具有高精度性能、高度的可靠性、更佳的介质兼容性以及扩展高温工作范围。仪表放大器AD8229采用8引脚侧面钎焊陶瓷双列直插式封装(SBDIP)，设计用于极端高温环境下工作。在高温情况下，介质隔离工艺可最大程度地降低泄漏电流，且设计架构可补偿高温下的低基极-发射极电压。

    ADC通常采用1.8V至5V单电源。若要在大共模电压存在的情况下处理小信号，则可在ADC前放置一个仪表放大器，以便放大信号，同时抑制共模电压，使ADC输入不至于饱和。图1显示系统增益为2的全差分放大器。

    该放大器与单端或差分输入配合使用，提供低失真差分输出，驱动高精度ADC。这款完整的高温解决方案具有放大和调整输出，可极大地改善高温恶劣环境下系统的性能以及工作效率。

    放大器A用作跟随器，放大器B用作反相器，它们在OUTP和OUTN之间形成增益调节差分信号。不用增益电阻时，系统默认设置G = 2。若要求增益大于2，则可在RG两端添加匹配增益设置电阻。

    该电路的传递函数为：

    VOUT = 2 × G × (VIN+ - VIN-) + VREF

    其中：

    G = 1 + 6 kO/ RG