STROM–WANDLER–IC
EIGENSCHAFTEN
•
Versorgungsspannung: 6...35V
•
Großer Arbeitstemperaturbereich:
–40°C...+85°C
•
Einstellbare Referenzspannungs-
quelle: 4,5 bis 10V
•
Instrumentenverstärker mit großem
Eingangsspannungsbereich
•
Zusätzliche Spannungs- und Strom-
quelle
•
Einstellbare Verstärkung und Offset
•
Zweidraht-Betrieb: 4...20mA
•
Dreidraht-Betrieb: 0/4...20mA
•
Einstellbarer Ausgangsstrombereich
•
Verpolschutz
•
Einstellbar: Stromabschaltung bei
Überspannung
•
Übertemperaturabschaltung
AM442
ALLGEMEINE BESCHREIBUNG
Der AM442 ist ein monolithisch integrierter
Strom-Wandler, welcher speziell für die Aufbe-
reitung differentieller Brückensignale entwickelt
worden ist. Das IC sowohl für Zwei- als auch
Dreidraht-Anwendungen konzipiert und besteht
aus vier Funktionsblöcken: Als Eingangsstufe
dient ein hochgenauer Instrumentenverstärker
(IA). Eine zwischen 4,5 und 10V einstellbare
Referenzspannungsquelle steht für die Versor-
gung externer Bauteile zur Verfügung, und eine
spannungsgesteuerte Ausgangsstufe liefert das
Stromsignal. Ein zusätzlicher Operationsver-
stärker kann als Strom- oder Spannungsquelle
beschaltet werden. Der AM442 liefert damit
Ausgangsströme in den gängigen Industriestan-
dards (0/4–20mA, 12
±
8mA) und übernimmt
die Versorgung externer Systemkomponenten.
ANWENDUNGEN
•
•
•
•
Sensorsignalverarbeitung
Programmierbare Stromquelle
Meßumformer
Leitungstreiber
LIEFERFORMEN
•
DIL16-Gehäuse
•
SOP16(n)-Gehäuse
•
Dice auf 5“ Dehnfolie aufgespannt
BLOCKSCHALTBILD
CVREF
5
CVSET
6
VSET
13
VREF
15
AM442
OP
V
BG
Spannungsreferenz
1
2
IN+
9
V
IA
RS+
VCC
RS−
OUT
3
8
IN−
10 11 12
7
14
GAIN− GAIN GAIN+
SET
GND
16
DIS
I
4
Abbildung 1
analog microelectronics
Analog Microelectronics GmbH
An der Fahrt 13, D – 55124 Mainz
Internet: http://www.analogmicro.de
Telefon: +49 (0)6131/91 073 – 0
Telefax: +49 (0)6131/91 073 – 30
E–Mail: info@analogmicro.de
August 2001
1/9
Rev. 2.0
STROM–WANDLER–IC
ELEKTRISCHE SPEZIFIKATIONEN
T
amb
= 25°C,
V
CC
= 24V,
V
REF
= 5V,
I
REF
= 1mA (unless otherwise noted)
Parameter
Voltage Range
Quiescent Current
Temperature Specifications
Operating
Storage
Junction
Thermal Resistance
T
amb
T
st
T
J
Θ
ja
Θ
ja
Voltage Reference
Voltage
V
REF
V
REF
Trim Range
Current
V
REF
vs. Temperature
Line Regulation
V
R10
I
REF
*
dV
REF
/dT
dV
REF
/dV
dV
REF
/dV
Load Regulation
dV
REF
/dI
dV
REF
/dI
Load Capacitance
Current/Voltage Source
Internal Reference
V
BG
vs. Temperature
Current Source:
I
CV
=
V
BG
/R
EXT
Adjustable Current Range
Output Voltage
I
CV
*
V
CV
V
CV
Voltage Source:
V
CV
=
V
BG
(R
EXT1
+
R
EXT2
) /
R
EXT2
Adjustable Voltage Range
V
CV
V
CV
Output Current
Load Capacitance
SET Stage
Internal Gain
Input Voltage
Offset Voltage
V
OS
vs. Temperature
Input Bias Current
I
B
vs. Temperature
G
SET
V
SET
V
OS
dV
OS
/dT
I
B
dI
B
/dT
0
±0.5
±1.6
8
7
0.5
I
CV
*
I
CV
C
L
V
CC
< 19V
V
CC
≥
19V
Source
Sink
Source mode
0
1
0.4
0.4
V
CC
< 19V
V
CC
≥
19V
0
V
BG
V
BG
V
BG
dV
BG
/dT
T
amb
= – 40...+85°C
1.20
1.27
±60
C
L
I
REF
≈
5mA
1.9
T
amb
= – 40...+85°C
V
CC
= 6V...35V
V
CC
= 6V...35V,
I
REF
≈
5mA
VSET
not connected
VSET
=
GND, V
CC
≥
11V
4.75
9.5
4.5
0
±90
30
60
0.05
0.06
2.2
5.00
10.0
DIL16 plastic package
SO16 narrow plastic package
70
140
–40
–55
Symbol
V
CC
I
CC
T
amb
= – 40...+85°C,
I
REF
= 0mA
Conditions
Min.
6
Typ.
AM442
Max.
35
1.5
Unit
V
mA
85
125
150
°C
°C
°C
°C/W
°C/W
5.25
10.5
V
R10
10
±140
80
150
0.10
0.15
5.0
V
V
V
mA
ppm/°C
ppm/V
ppm/V
%/mA
%/mA
µF
1.35
±140
V
ppm/°C
10
V
CC
– 5
14
mA
V
V
V
CC
– 5
14
10
–100
10
V
V
mA
µA
nF
1.15
±1.5
±5
20
18
V
mV
µV/°C
nA
pA/°C
* In 2–wire operation a maximum current of
I
OUTmin
–
I
CC
is valid
Currents flowing into the IC are negative
analog microelectronics
August 2001
2/9
STROM–WANDLER–IC
Parameter
Instrumentation Amplifier
Adjustable Gain
Differential Input Voltage Range
Common Mode Input Range
G
IA
V
IN
CMIR
CMIR
Common Mode Rejection Ratio
Power Supply Rejection Ratio
Offset Voltage
V
OS
vs. Temperature
Input Bias Current
I
B
vs. Temperature
Input Offset Current
I
OS
vs. Temperature
Output Voltage Range FS
Load Capacitance
V/I Converter
Internal Gain
Trim Range
Voltage Range at
R
0
FS
Offset Voltage
V
OS
vs. Temperature
Output Offset Current
I
OUTOS
vs. Temperature
Output Offset Current
I
OUTOS
vs. Temperature
Output Control Current
I
OUTC
vs. Temperature
Output Voltage Range
V
R0
FS
V
OS
dV
OS
/dT
I
OUTOS
dI
OUTOS
/dT
I
OUTOS
dI
OUTOS
/dT
I
OUTC
dI
OUTC
/dT
V
OUT
V
OUT
Output Current Range FS
Output Resistance
Load Capacitance
Protection Functions
Voltage Limitation at
R
0
Limitation Switch-Off
Temperature Limitation
Protection against reverse polarity
Current in case of reverse polarity
System Parameters
Nonlinearity
ideal input
0.05
V
LIMR0
DIS
V
LIMR0
T
LIMIT
Ground
vs.
V
S
vs.
I
OUT
Ground
= 35V,
V
S
=
I
OUT
= 0
4.5
V
R0
=
V
IN
G
IA
,
SET
=
GND
DIS
=
VREF, SET
=
GND
V
IN
= 0,
V
R0
=
V
SET
/2
580
110
580
640
V
IN
G
IA
635
130
I
OUTFS
R
OUT
C
L
G
VI
adjustable by
R
0
0.75
400
1.00
1.00
500
±2
±7
–25
16
9.5
6
6
–10
0
0
20
0.5
0
1.0
CMRR
PSRR
V
OS
dV
OS
/dT
I
B
dI
B
/dT
I
OS
dI
OS
/dT
V
OUT
FS
C
L
V
OUT
FS
=
V
GAIN+
–
V
GAIN–
400
SET
=
GND
V
CC
< 9V,
I
CV
< 2mA
V
CC
≥
9V,
I
CV
< 2mA
1
0
1.5
1.5
80
80
90
90
±1
±5
8
6
0.2
0.8
500
5
Symbol
Conditions
Min.
Typ.
AM442
Max.
Unit
580/G
IA
V
CC
– 3
6.0
mV
V
V
dB
dB
mV
µV/°C
±3
20
15
nA
pA/°C
nA
pA/°C
580
250
mV
pF
1.25
580
±4
±14
–35
26
14
8
8
–15
V
CC
– 6
12
mV
mV
µV/°C
µA
nA/°C
µA
nA/°C
µA
nA/°C
V
V
mA
MΩ
500
nF
β
F
≥
100
β
F
≥
100
3–wire operation
3–wire operation
2–wire operation
2–wire operation
2–wire operation,
V
R0
/100mV
2–wire operation
V
OUT
=
R
L
I
OUT
,
V
CC
< 18V
V
OUT
=
R
L
I
OUT
,
V
CC
≥
18V
I
OUT
=
V
R0
/R
0
, 3–wire operation
700
690
150
35
mV
mV
mV
°C
V
mA
0.15
%FS
analog microelectronics
August 2001
3/9
STROM–WANDLER–IC
RANDBEDINGUNGEN
Parameter
Sense Resistor
Symbol
R
0
R
0
Stabilisation Resistor
R
5
R
5
Load Resistance
Sum Gain Resistors
Sum Offset Resistors
V
REF
Capacitance
Output Capacitance
D
1
Breakdown Voltage
T
1
Forward Current Gain
R
L
R
1
+
R
2
R
3
+
R
4
C
1
C
2
V
BR
only for 2–wire operation
Conditions
I
OUTFS
= 20mA
c
= 20mA/I
OUTFS
I
OUTFS
= 20mA
c
= 20mA/I
OUTFS
limitation only for 3–wire operation
Min.
20
c
⋅
20
35
c
⋅
35
0
25
20
1.9
90
35
50
2.2
100
50
150
Typ.
25
c
⋅
25
40
c
⋅
40
AM442
Max.
29
c
⋅
29
45
c
⋅
45
600
50
200
5.0
250
Unit
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
kΩ
kΩ
µF
nF
V
β
F
FUNKTIONSDIAGRAMME
Spannungsreferenz
oder Stromquelle
R
A
3−Draht−System
V
S
V
V
IN
R
IN
IA
I
OUT
R
B
I
R
L
Ground
Abbildung 2
Spannungsreferenz
oder Stromquelle
R
A
2−Draht−System
V
S
V
V
IN
R
IN
IA
I
OUT
R
B
I
R
L
Ground
Abbildung 3
analog microelectronics
August 2001
4/9
STROM–WANDLER–IC
FUNKTIONSBESCHREIBUNG
AM442
Der AM442 ist ein monolithisch integrierter Strom-Wandler, welcher speziell für die Aufbereitung
differentieller Brückensignale entwickelt worden ist. Über die Variation einiger weniger externer
Bauteile kann der Ausgangsstrom in einem weiten Bereich eingestellt werden. Zusätzlich zu den
Widerständen
R
0
–
R
5
und der Kapazität
C
1
(C
2
) werden nur noch ein externer Ausgangstransistor
T
1
und eine Diode
D
1
benötigt (siehe Abbildung 8 und Abbildung 9). Der externe Transistor verrin-
gert die Verlustleistung des ICs, und die Diode gewährleistet den Verpolschutz dieses Transistors.
Für die Auswahl des Transistors und der Diode muß die maximale Verlustleistung der Bauteile be-
achtet werden. Typische Werte für die externen Komponenten finden sich in den nachfolgenden
Anwendungsbeschreibungen.
Prinzipiell können mit dem AM442 Zwei- oder Dreidraht-Systeme für industrielle Anwendungen
realisiert werden. Eine schematische Skizze für das Dreidraht-System ist in Abbildung 2 aufgezeigt.
Die differentielle Eingangsspannung
V
IN
ist hierbei durch einen variablen Widerstand dargestellt.
Der externe Referenzpunkt
Ground
ist identisch mit der IC-Masse (GND) und die Versorgungs-
spannung des ICs entspricht der Versorgungsspannung des Systems:
V
CC
=
V
S
. Im Gegensatz dazu
wird im Zweidraht-Betrieb (Abbildung 3) der IC–Masse (GND) zwischen den Widerständen
R
5
und
R
L
angeschlossen. In diesem Fall hängt die Versorgungsspannung des ICs
V
CC
von der Versorgungs-
spannung des Systems
V
S
und dem Wert des Lastwiderstands
R
L
ab und kann berechnet werden mit:
V
CC
=
V
S
−
I
OUT
R
L
Im Wesentlichen besteht der AM442 aus 4 Funktionsblöcken (siehe Abbildung 1):
1. Der hochgenaue
Instrumentenverstärker
als Eingangsstufe gestattet aufgrund seiner einstellbaren
Verstärkung Anwendungen für eine Vielzahl von Eingangssignalen und Sensoren. Die Verstär-
kung
G
IA
wird über zwei externe Widerstände
R
1
und
R
2
eingestellt. Für die Auswahl der Wider-
stände muß die in den
Randbedingungen
angegebene Summe
R
1
+
R
2
eingehalten werden. Bei
der Beschaltung des Instrumentenverstärkers muß auf die korrekte Polarität des Eingangssignals
geachtet werden.
1. Am
spannungsgesteuerte Strom-
DIS
=
VREF
I
OUT
[mA]
ausgang
kann mit Hilfe der inter-
nen Spannungsreferenz über die
30
externen Widerstände
R
3
und
R
4
(siehe die
Anwendungsbeschrei-
20
bungen
ab Seite 8) ein Offsetstrom
am Ausgang eingestellt werden.
Der Ausgangsstrom
I
OUT
wird von
4
DIS
nicht kontaktiert
einem externen Transistor
T
1
be-
0
reitgestellt, der vom Ausgang
G V
IN
[mV]
0
V
LIMR0
(OUT) des ICs angesteuert wird.
Als besondere Eigenschaft verfügt
Abbildung 4
der AM442 wahlweise über eine
Abschaltung des Ausgangsstroms (Disable-Pin
DIS).
Wird der Disable-Pin
DIS
mit der Refe-
renzspannung
VREF
verbunden, wird der Ausgangsstrom bei eingangsseitiger Überspannung
nicht abgeschaltet. Wird der Disable-Pin nicht kontaktiert, ist die Stromabschaltung aktiviert
(Abbildung 4). Als weitere Sicherheitsvorkehrung verfügt der AM442 über eine integrierte
analog microelectronics
August 2001
5/9
测试/测量
京公网安备 11010802033920号
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