AD620 AC/DC 전압 신호 증폭 앰프 모듈

 

AD620 AC/DC 전압 신호 증폭 앰프 모듈 (AD620 High Accuracy Instrumentation Amplifier Module) 

 

개요

• 본 제품은 AD620 AC/DC 전압 신호 증폭 앰프 모듈입니다.
• 1.5-10000배로 신호의 증폭이 가능하며, 높은 정확도, 낮은 오프셋을 가지고 있습니다.
• 제로값을 조절할수 있어 정확성을 높일 수 있습니다. 

특징

 

• 광범위한 입력 범위 이 제품은 AD620을 사용하여 증폭하며, 마이크로볼트와 밀리볼트를 증폭할 수 있습니다. 시중의 LM358과 비교할 때 높은 증폭 정밀도와 우수한 선형성을 갖추고 있으며, 최대 전압 출력 범위는 ±10V입니다.
• 증폭 배율 포텐셔미터를 사용하여 입력 신호를 증폭하며, 증폭 배율은 최대 1000배까지 가능하며, 포텐셔미터만으로 조정 가능합니다.
• 조절 가능한 제로 포인트 포텐시오메터를 조정하여 제로 포인트를 조절하면 정확도를 향상시킬 수 있으며, 제로 드리프트 현상이 발생하지 않아 고객 요구사항을 충족시킵니다.
• 음압 출력 모듈은 7660A 음압 칩을 사용하여 음압(-Vin)을 출력하며, 이는 고객에게 공급되어 다른 듀얼 파워 부하를 구동할 수 있습니다.
• 소형 사이즈는 32×22mm이며, 양쪽에 3mm 위치 조정 구멍 4개가 균일하게 분포되어 있으며, 두 행은 2.54mm 표준 간격입니다.
• 입력 전압: 3-12VDC
• 확대율: 1.5-1000배 조절 가능, 제로 조절 가능
• 신호 입력 전압: 100uV--300mV
• 신호 출력 범위: ±(Vin - 2V)
• 음압 출력: -Vin보다 큽니다. 음압 칩 출력의 내부 저항으로 인해 실제 출력은 -Vin보다 크며, 부하 전력이 클수록 음압 강하가 더 큽니다
• 오프셋 전압: 50μV
• 입력 편향 전류: 1.0nA (최대)
• 공통 모드 거부 비율: 100dB
• 오프셋 전압 드리프트: 0.6μV/°C (최대)
• 안정화 시간: 월 최대 2μV
• 크기: 32×22mm
• 출력 신호는 왜곡이 적고 고주파 및 노이즈 필터링 능력이 우수합니다. 

 

 

동작 이론

 

모듈에는 AD620A 계측 증폭기 IC, 7660 전압 변환기 IC, LM358 오퍼앰프 및 다양한 저항기와 콘덴서가 장착되어 있습니다. 모듈은 데이터 시트를 참조할 때 AD620A 버전의 IC를 사용합니다.

 

모듈 전원 

 

 

AD620 계측 증폭기 모듈 역설계 회로도

 

이 모듈은 VIN 핀과 인접한 GND 핀에서 3.5V에서 10V까지 전원을 공급받을 수 있습니다.

VIN 전압은 10Ω 저항을 통과하여 AD620의 +Vs 핀에 연결됩니다. 역설계 회로도에서는 이를 V+로 표시합니다.

7660 전압 변환기(충전 펌프) IC는 V+ 전압을 입력받아 AD620의 -Vs 핀에 V-로 표시된 음의 전압을 생성합니다. 이를 통해 AD620은 양(+) 및 음(-) 전원 레일을 모두 사용할 수 있습니다. V+와 V-는 LM358 연산 증폭기에도 전원을 공급합니다.

음의 전압은 보드 출력 측의 V-로 표시된 핀으로도 출력되므로, 필요할 경우 사용할 수 있습니다. 이 V- 핀을 접지 또는 다른 전압에 연결하지 마십시오. 그렇지 않으면 7660이 손상될 수 있습니다.

 

모듈 증폭/이득

 

이 모듈은 100uV ~ 300mV의 AC 또는 DC 입력 신호를 수신합니다. 신호는 S+ 및 S- 핀에 입력됩니다.

입력이 접지 참조(단일 종단) 신호인 경우, 신호는 S+에 연결되고 신호 접지는 S-에 연결됩니다. 또는 브리지 센서와 같은 차동 신호를 S+ 및 S- 핀에 입력할 수 있습니다.

입력에는 입력 전류를 안전한 수준으로 제한하기 위해 1K 직렬 저항이 있습니다.

AD620의 이득은 100K 가변저항(104로 표시)을 사용하여 조정합니다. 표시된 이득은 1.5배에서 1000배까지이며, 저항이 낮을수록 이득이 높아집니다. 가변저항을 시계 방향으로 돌리면 이득이 증가합니다.

AD620의 출력은 단위 이득 버퍼로 구성된 두 개의 LM358 연산 증폭기 중 하나를 통과합니다. LM358은 약 30mA를 공급하고 20mA를 싱크할 수 있습니다. 이 버퍼의 출력은 VOUT 핀에서 확인할 수 있습니다.

 

제로 오프셋 조정

 

LM358의 나머지 절반은 AD620의 Vref 입력에 공급하기 위한 단위 이득 버퍼로 설정됩니다.

LM358의 입력에는 10KΩ 전위차계(103으로 표시)와 V+ 및 V- 전원 레일 사이에 연결된 1KΩ 직렬 저항이 있습니다. 전위차계는 LM358로 입력되는 전압을 조정하고 출력은 AD620의 Vref 핀으로 전달됩니다. 이를 통해 오프셋을 조정하거나, 원하는 경우 양수 또는 음수 오프셋을 조정할 수 있습니다. 전위차계를 시계 방향으로 돌리면 오프셋이 양의 방향으로 증가합니다.

오프셋을 설정하려면 S+ 핀과 S- 핀을 서로 단락시키고 VOUT 전압이 0V 또는 원하는 오프셋 값이 될 때까지 10KΩ 제로 오프셋 전위차계를 조정합니다.

 

모듈 연결

 

모듈의 한쪽 끝에는 입력 단자가 있고 다른 쪽 끝에는 출력 단자가 있습니다. 이는 전선을 연결하는 데 사용하거나, 용도에 따라 헤더 핀을 납땜할 수 있습니다. 

 

1×4 Input Header

• VIN = Module power (3.5 to 10V)
• GND = Ground for module power
• S- = Signal Input (negative connection)
• S+ = Signal Input (positive connection)

1×4 Output Header

• V- = Negative voltage output from 7660
• GND = Ground
• VOUT = Signal Output
• GND = Ground

 

아래 다이어그램은 단일 종단 입력 및 차동 입력의 기본 연결 구성과 제로 오프셋 조정 설정을 보여줍니다. 

 

 

평가 결과:

 

이 모듈은 잠재력이 뛰어나고 다양한 애플리케이션에서 그대로 작동할 수 있는 흥미로운 모듈입니다. 하지만 출시 당시에는 몇 가지 제약이 있었으며, 최적의 성능을 원한다면 이 제약을 크게 개선할 수 있습니다.

 

7660 제거

 

AD620 7660 제거

 

7660이 제거한 AD620 모듈

 

이 모듈의 주요 단점은 7660 충전 펌프 IC를 사용하여 음전압을 생성한다는 것입니다.

모듈에 전원을 공급하는 데 양전압 하나만 필요하기 때문에 편리하지만, 이러한 소자에서 발생하는 전기적 잡음은 주로 매우 작은 신호를 증폭하도록 설계된 증폭기에 바람직하지 않은 수준의 회로 잡음을 발생시킵니다. 7660은 또한 너무 높은 전압으로 구동될 경우 래치업 현상이 발생하기 때문에 VIN 전력을 5V 범위로 낮출 때 모듈이 가장 잘 작동하는 것으로 보입니다.

모듈의 성능을 최대한 활용하고 선형 레귤레이터와 같은 깨끗한 +/- 전원 공급 장치가 있는 경우, 오른쪽 그림과 같이 7660 IC를 간단히 제거하는 것이 좋습니다.

그런 다음 외부 음전압을 V- 핀에, 그리고 VIN 핀에 공급되는 양전압을 평소처럼 인가할 수 있습니다. 이렇게 하면 LM358의 최대 제한 전압인 ±16V를 기준으로 최대 ±15V의 더 높은 전력 레일을 구동할 수 있습니다. 7660의 납땜을 제거하거나 핀을 잘라낼 수 있습니다. 다른 부품은 모두 그대로 둘 수 있습니다.

아래 스코프 이미지는 7660 IC를 제거하고, 전원 VIN 및 V- 입력을 ±12V로 설정하고, 5mV 1kHz AC 파형 입력을 설정한 상태입니다. 출력은 최대 약 10.5V로, 이득은 2000배입니다. 입력 신호에도 작은 글리치가 발생했습니다.

 

AD620 계측 증폭기 스코프 캡처 5mV 1kHz 입력

 

100K 포텐셔미터 변경을 고려해 보세요

 

이 모듈은 낮은 이득에서는 잘 작동하지만, 가장 높은 이득에서는 필요한 저항이 50Ω에 가까워 100K 포텐셔미터로는 얻기 어렵습니다. 더 높은 이득에서 작동하려면 100K 포텐셔미터를 10K 또는 1K와 같이 더 작은 값으로 변경하여 저항 범위의 낮은 쪽에서 더 나은 선형성을 얻는 것이 좋습니다. 100K 포텐셔미터를 사용하여 최대 2000배까지 증폭했지만, 증폭 조정이 매우 거칠었습니다.

또는 고정 이득을 원하는 경우, 포텐셔미터를 현재 100K 포텐셔미터 옆에 연결되어 있지 않은 R3(Rgain) 위치에 고정 저항으로 교체할 수 있습니다. R3이라고 표시된 연결된 위치도 있는데, 이 위치는 그대로 두어야 합니다.

저항 값 계산 공식은 Rgain = 49.9KΩ / (Gain - 1)입니다. 고정 이득이 100배일 경우 저항 값은 49900 / (100-1) = 499Ω입니다. 데이터시트에 일반적으로 사용되는 값 표가 있습니다.

 

출고 전, 이 모듈들은 다음과 같은 사양을 갖추고 있습니다.

 

기본적인 제로 오프셋 기능은 200mV DC 입력을 사용하여 10배 증폭을 위해 테스트 및 조정되었습니다.

보호 및 간편한 보관을 위해 재밀봉 가능한 ESD 백에 포장되었습니다.

 

참고:

없음 

 

ECHNICAL SPECIFICATIONS

Operational Ratings
Vcc	Range	3.5-10V (VIN pin)
Current	Max Sink Current	20mA
	Max Source Current	30mA
Bandwidth	Gain = 100	120kHz
Input Signal	Range	100uV – 300mV
Input Signal Type		AC or DC
Amplification	Range	1.5 – 1000x
Output Voltage	Max	VIN – 2V
Offset Voltage	Typical / Max	30uV / 125uV
Input Bias Current	Typical / Max	0.5nA / 2.0nA
Offset Voltage Drift	Max	1uV / degree
Common Mode Rejection Ratio	Gain = 10	100dB
Dimensions
	PCB (L x W)	32 x 22mm (1.3 x 0.87″)
Datasheet	Analog Devices	AD620

 

AD620 데이터 시트

8eaa3a92-fdd7-4dd6-bcea-febe31e7319b.pdf

0.41MB

 

참고 - 가치창조기술