作者：Chau Tran，Sherwin Gatchalian
当今电子体系有必要要能够在史无前例的高温条件下作业。涡轮发动机、油田设备和其他各种今世以及新一代操控运用要求器材能在超越200℃的温度下作业。惋惜的是，集成电路的高温作业功能极为有限，特别当温度到达并超越200℃时。
应对恶劣环境的一种办法是长途放置电子设备，但是这种技能会添加本钱，献身可靠性，且一般会下降体系精度。因而，针对200℃以上高温作业而规划的电子电路需求不断添加。碳化硅和砷化镓可在高温下作业，但这类工艺性价比不高。目前为止，并没有许多物美价廉的差分扩大器是特别针对高温作业而规划的。
本文的规划思路供给了一种低本钱、高功能的代替解决方案。衔接两个快速、低噪声、高功能外表扩大器AD8229，可构建高温差分扩大器。AD8229选用先进的绝缘硅片（SOI）工艺制作，这种工艺相同用于为各大跨国航空公司、涡轮发动机和石化产品供货商供给精细压力传感器。选用SOI工艺制作的电路具有高精度功能、高度的可靠性、更佳的介质兼容性以及扩展高温作业范围。外表扩大器AD8229选用8引脚旁边面钎焊陶瓷双列直插式封装（SBDIP），规划用于极点高温环境下作业。在高温情况下，介质隔离工艺可最大程度地下降走漏电流，且规划架构可补偿高温下的低基极-发射极电压。
ADC一般选用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前放置一个外表扩大器，以便扩大信号，一起按捺共模电压，使ADC输入不至于饱满。图1显现体系增益为2的全差分扩大器。
该扩大器与单端或差分输入合作运用，供给低失真差分输出，驱动高精度ADC。这款完好的高温解决方案具有扩大和调整输出，可极大地改进高温恶劣环境下体系的功能以及作业效率。
扩大器A用作跟从器，扩大器B用作反相器，它们在OUTP和OUTN之间构成增益调理差分信号。不必增益电阻时，体系默认设置G = 2。若要求增益大于2，则可在RG两头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
其间：
G = 1 + 6 kO/ RG
图1. 极点高温差分扩大器
增益精度取决于RG的肯定容差。外部增益电阻和内部薄膜电阻的温度系数失配会添加外表扩大器的增益漂移。不必增益电阻时，增益差错和增益漂移坚持最小。设置不同增益的才干为用户供给了规划灵活性。体系增益G运用多个规范电阻值，如表1所示。请注意，它需求两个增益设置电阻，才干设置体系增益，且这些电阻有必要要能在高温下作业。
表1. 运用1%规范电阻值可获得的增益
该差分扩大器按捺共模电压的才干由内部激光调整电阻的比率匹配决议；匹配度越高，共模按捺比（CMR）越高。若选用0.1%外部电阻和分立式扩大器，则CMR限制为54dB，而该电路的CMR可到达86dB以上。
外表扩大器的共模按捺比一般在200Hz处下降。该电路可在更宽的频率范围内按捺共模电压（CMRR在5kHz频点处最小值为80dB时）。电路选用单电源ADC和其他元件，仅前端接口需求双电源。选用双电源时，该电路可丈量小信号，一起按捺较大的负共模电压。对REF引脚施加正电压，即可对输出进行电平移动。例如，运用5V单电源ADC时，在REF引脚上的2.5V电压源将输出设为中心电源电压。该电压源可所以ADC的基准电压，应当具有低阻抗特性，以防止下降CMR，并且还应具有低漂移特性，以便在作业温度范围内坚持精度。
该电路的低失谐和整个频率范围内的高CMR功能使之成为桥式丈量运用的绝佳挑选。电桥能够直接与扩大器的输入端衔接。它还可用于电压输出型压力传感器。因为它具有低噪声和低漂移特性，因而还能用于确诊运用中。
图2. 差分输出时互相错相180°（温度为225℃时丈量）
请注意，AD8229的最高额外温度为210℃。这些试验在210℃以上进行，仅供参考。
两路输出的失配在“VoCM”节点处丈量，由外部源VCM的电位设置。图3显现输出共模差错。
图3. VoCM的电压显现输出平衡差错，0.5mV/div，225℃
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