摘要：AD202是一种二端变压器耦合的隔离放大器，它能实现对输入和输出的隔离。文中主要介绍它的特点和实际应用电路。

关键词：隔离放大器　调制器　解调器　AD202　1.概述
　　AD202/AD204是一种变压器耦合、微型封装的精密隔离放大器。它通过片内变压器耦合，对信号的输入和输出进行电气隔离。片内的直流电压变换电路能为输入级、外部传感器和信号处理电路提供±7.5V/2mA的隔离电源，从而优化了外围电路的设计，提高了芯片的性价比。
　　AD202和AD204的内部结构基本相同，仅是某些电气参数和供电方式略有不同。AD202是由＋15V直流电源直接供电，AD204是由外部时钟源供电。
　　AD202/AD204具有精度高、功耗低、共模性能好、体积小和价格低等特点。因此该芯片被广泛应用于多通道数据采集系统、电流短路测量、电机控制、信号的处理与隔离及低漂移输入放大器等方面。
2.芯片简介
2.1引脚图和引脚功能
　　AD202/AD204的引脚如图1所示。
　　AD202/AD204引脚功能如表1所列。2.2电气参数
a.极限参数
　　●电源电压：17V
　　●电源电流：6mA
　　●输入电流：±5mA
　　●贮存温度：－40℃～＋85℃
　　b.推荐工作状态
　　AD202/AD204推荐工作状态如表2所列。3.原理及使用
3.1工作原理
　　AD202/AD204的功能框图如图2所示。从图中看出，该芯片由放大器、调制器、解调器、整流和滤波、电源变换器等组成。工作时，＋15V电源连到电源输入引脚31，使片内(AD202)振荡器工作，从而产生频率为25kHz的载波信号，通过变压器耦合，经整流和滤波，在隔离输出部分形成电流2mA的±7.5V隔离电压。该电压除供给片内电源外，还可作为外围电路(如传感器、浮地信号调节、前置放大器)的电源。AD204电源是从33引脚用输入时钟提供。
在输入电路中，片内独立放大器能够作为AD202/AD204输入信号的缓冲或放大。放大后的信号经调制器调制后能把该信号变换成载波信号，经变压器送入同步解调器，以致在输出端重现输入信号。由于解调信号要经三阶滤波器滤波，从而使得输出信号中的噪声和纹波达到最小，为后级应用电路提供良好的激励源。
3.2使用中的两点说明
　　为了能充分发挥该芯片的固有性能，现将使用中的有关问题说明如下：
　　●输入电路　　在实际应用中，输入电路的信号可以是电压型亦可是电流型。前者能组成单位增益缓冲器和增益G>1的前置放大器，其电路如图3(a)、(b)所示；后者能组成单路或多路电流加法放大器，其电路如图4所示。为了达到最佳效果，图3(b)中的反馈电阻R_F应选择20kΩ以下，当增益G>5时，FB到INCOM引脚间应接100pF电容。由于该电路是同相比例放大器，所以输入和输出电压应满足：
　　V_O=V_SIG(1＋R_F/R_G)
其中：R_F≥20kΩ当多路电压输入、且幅度大于±5V(如±50V)时，可利用图4所示的反相加法电路，改变R_F和R_S的值，使R_F=20kΩ，R_S=200kΩ。另外，FB和INCOM引脚必须重新接入旁路电容(100pF)，这时的输出电压为：
　　V=(V_S1R_F/V_S1＋V_S2R_F/V_S2＋I_SR_F＋……)　　●增益和零点调节
　　调节增益和零点时，可采用同相放大的输入调节电路，如图5(a)所示。该电路中的调节元件主要由所选输入电路的结构决定，而与电路调节所处的位置(输入或输出)无关。通常零点调节放在输入端，而且调节次序是先调零点，后调增益。
　　为了使共模抑制比(CMRR)的影响达到最小值，在信号源的低端必须串联一个几百欧姆的电阻。
　　增益调节位于输入调节电路的上端，反馈电阻RF为50kΩ，此时增益为10或更大。而在较低增益时，调节功能稍差；当G=1(跟随器)且没有解决输入阻抗时，增益不可能再向下调节，这是该电路的不足之处。
　　为了克服上述缺点，可采用图5(b)所示的反相放大输入调节电路。该电路能在公共点上把失调电压调节为零，并且具有较好的电流注入性能，从而减小对后级增益调节的影响。因此，当增益从1～100变化时，电路均能正常工作。
　　零点和增益调节电路也可以在输出端进行，其电路如图5(c)所示。它利用输出口浮地功能进行调节。±15V电源独立供电，这与上述零点调节电路不同。
4.应用电路
　　由于AD202/AD204具有体积小、成本低、性能高的特点，所以在许多领域中获得了广泛的应用，现将典型应用电路作些说明。
4.1低电平的隔离
　　在很多应用电路或系统设计时，其传感器的输入信号一般均较低，此时可采用具有低漂移输入放大器的AD204作为传感器输入信号和输出信号的隔离，其电路如图6所示。在电路设计时，为了能得到几Hz的常共模抑制和60Hz的高共模抑制，必须采用三极点有源滤波器。如果需要失调零点调节，最好在运放OP?7电路中进行；增益调节应在反馈电阻回路中完成。如使用AD202作为隔离放大器，其电路与图6相似，唯一的区别是电路中OP?7运放用低电压输入运放来代替。4.2电流-电压变换器的隔离电路
　　电流-电压变换器的实际隔离电路如图7所示，该电路能把4～20mA输入电流变换为隔离的0～10V输出电压。
　　4～20mA输入电流通过250Ω的电阻加到AD202或AD204片内输入放大器的同相端后，在隔离放大器的输出端便能得到与电流成比例的电压1～5V。为了实现电平移位，必须在隔离放大器输出低端LO加－1V参考电压，以使比例输出电压为0～5V，该电压经外接同相比例放大器(741)放大后，才能获得0～10V输出电压，从而达到变换和隔离的目的。
3.隔离电压-电流变换电路
　　由AD202组成的隔离型电压-电流变换电路如图8所示。从图中看出，输入电压(0～10V)经隔离放大器AD202隔离，并在输出端重现输入电压(0～10V)。该电压经精密、低漂移的电压-电流变换器XTR110变换后，将0～10V电压信号变换为4～20mA的电流信号，可进行远距离传输。本电路用电流信号作远距离传输，可避免电压信号在长线传输过程中的损失误差和电磁干扰。