Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 PRINZIPIELLE FUNKTION Verstärkung und Wandlung von massebezogenen Spannungssignalen Integrierte Schutzfunktionen für IC und extern angeschlossene Bauteile Integrierte, einstellbare Strom-/Spannungsquellen für externe Komponenten VS = 6...35V Eingangsspannung massebezogen IOUT = 0/4...20mA AM460 VOUT = 0...5/10V z.B. 0...5V, 0...1V VREF = 5/10V IS = z.B.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 INHALTSVERZEICHNIS Eigenschaften Kurzbeschreibung Blockdiagramm Elektrische Spezifikationen Randbedingungen Ausführliche Funktionsbeschreibung Inbetriebnahme des AM460 Allgemeines zu 2- und 3-Draht-Anwendungen im Strombetrieb Einstellung der Spannungsverstärkung bei Nutzung des Spannungsausgangs Einstellung des Ausgangsstrombereichs bei Nutzung des Stromausgangs Wahl der Versorgungsspannung Verschaltung des OP2 als Stromquelle Verschaltung des OP2 als Spannungsre
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 EIGENSCHAFTEN KURZBESCHREIBUNG • Versorgungsspannung: 6...35V • Großer Arbeitstemperaturbereich: –40°C...+85°C • Einstellbare integrierte Referenzspannungsquelle: 4,5 bis 10V • Zusätzliche Spannungs-/Stromquelle • Operationsverstärker mit integrierter Treiberstufe • Einstellbare Verstärkung • Analoger Spannungs- (0...5/10V) und Stromausgang (0/4...
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 ELEKTRISCHE SPEZIFIKATIONEN Tamb = 25°C, VCC = 24V, VREF = 5V, IREF = 1mA (unless otherwise noted), currents flowing into the IC are negative Parameter Symbol Supply Voltage Range VCC Quiescent Current ICC Conditions Min. Typ. 6 Tamb = – 40...+85°C, IREF = 0mA Max. Unit 35 V 1.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC Parameter Symbol Conditions AM460 Min. Typ. Max. Unit V Operational Amplifier Gain Stage (OP1) (cont.) Output Voltage Limitation VLIM Output Voltage Range VOUTAD VCC < 10V 0 VCC – 5 VOUTAD VCC ≥ 10V 0 VREF V 250 pF Load Capacitance VREF CL V Operational Amplifier Output Stage (OP3) Internal Gain Input Range GOP 2.15 2.20 2.25 IR VCC < 11V 0 VCC – 5 IR VCC ≥ 11V 0 6 90 V Power Supply Rejection Ratio PSRR Offset Voltage VOS ±0.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC Parameter Symbol Conditions AM460 Min. Typ. Max. Unit Protection Functions Voltage Limitation at R0 VLIMR0 VR0 = VINDAI GVI, SET = GND 580 635 690 mV VLIMR0 VINDAI = 0, VR0 = GSET VSET 580 635 690 mV 35 V Protection against reverse polarity Ground vs. VS vs. VOUT Ground vs. VS vs. IOUT Current in case of reverse polarity 35 V Ground = 35V, VS = IOUT = 0 4.5 mA ideal input 0.05 0.15 %FS Typ. Max.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC VREF VCVREF C1 R3 AM460 R4 VS VSET 1 15 13 16 AM460 VCVSET I 2 OP2 11 R0 10 Spannungsreferenz 9 VBG V VINP 8 T1 D1 3 OP1 OP3 5 4 R1 R2 VOUTAD 6 7 VOUT 12 14 R5 IOUT VINDAI VINDAV Ground Abbildung 2: Blockschaltbild AM460 mit externen Bauelementen (3-Draht-Verschaltung für Stromausgang) wobei VINP die Spannung am Eingangs-Pin INP des OP1 bezeichnet. 2.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 Wandlers, Abbildung 2) bezeichnen.2 4. Die Referenzspannungsquelle des AM460 erlaubt die Spannungsversorgung von externen Komponenten (z.B. Sensoren, µP usw.). Der Wert der Referenzspannung VREF kann über Pin 13 VSET eingestellt werden. Bei nicht angeschlossenem Pin VSET ist VREF = 5V; ist VSET an Masse geschaltet, gilt VREF = 10V.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 Einstellung der Spannungsverstärkung bei Nutzung des Spannungsausgangs Bei Nutzung der Verstärkerstufen OP1 und OP3 zur Signalverarbeitung kann die Gesamtverstärkung durch eine geeignete Wahl der externen Widerstände R1 und R2 eingestellt werden. Die Transferfunktion für der Ausgangsspannung ergibt sich durch Multiplikation der Gleichungen 1 und 2 zu: VOUT = VINP ⋅ GGAIN ⋅ GOP (5) mit GGAIN = 1 + R1/R2 und GOP = 2,2.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC RL [Ω] RL ≤ VS − VCCmin IOUTmax AM460 VCCmin = 6V RLmax = 600Ω IOUTmax = 20mA 600 300 Arbeitsbereich 0 0 6 12 18 24 35 VS [V] Abbildung 4: Arbeitsbereich in Abhängigkeit des Lastwiderstands Verschaltung des OP2 als Stromquelle Der zusätzliche Operationsverstärker OP2 kann auf einfache Art und Weise zu einer Konstantstromquelle verschaltet werden.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 OP2 als Spannungsreferenz verschaltett VCVREF 1 µP AM460 R6 2 OP2 R7 VBG Abbildung 6: Schaltung einer Spannungsreferenz Verschaltung des OP2 als Spannungsreferenz Neben der integrierten Spannungsreferenz kann auch der OP2 als Spannungsversorgung für externe Komponenten wie z.B. A/D-Wandler oder Mikroprozessoren genutzt werden. Damit lassen sich niedrigere Versorgungsspannungen (z.B.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 3. Alle in der Applikation nicht benutzten Funktionsblöcke des AM460 müssen auf ein definiertes (und erlaubtes) Potential gelegt werden. 4. Bei Betrieb des Spannungsausgangs muß der Lastwiderstand an Pin VOUT mindestens 2kΩ betragen. 5. Bei Betrieb des Stromausgangs ist ein Lastwiderstand von maximal 600Ω zulässig. 6.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 Beispiel 3: Für ein Signal VINP = 0...1V am Eingang des OP1 sollen die externen Bauteile so dimensioniert werden, daß der Ausgangsstrombereich 0...20mA (d.h. ISET = 0 ⇒ SET = GND) und der Ausgangsspannungsbereich 0...10V beträgt. Für die Ausgangsspannung gilt mit Gleichung 14 R VOUT = VINP ⋅ 1 + 1 ⋅ 2,2 ⇒ R2 d.h.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 Lastwiderstand RL abgegriffen, der den Stromausgang IOUT mit der Systemmasse verbindet. Für den Ausgangsstrom IOUT gilt nach Gleichung 3 I OUT = VINP ⋅ R GI V R4 + I SET mit GI = GGAIN = 1 + 1 und I SET = REF ⋅ 8 R0 2R0 R3 + R4 R2 Beispiel 4: Für ein Signal VINP = 0...1V am Eingang des OP1 sollen die externen Bauteile so dimensioniert werden, daß der Ausgangsstrombereich 4...20mA beträgt.
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 BLOCKSCHALTBILD UND PINOUT VREF SET 16 15 VSET 13 CVREF 1 AM460 CVSET I 2 OP2 11 10 Spannungsreferenz 9 VBG V INP RS+ VCC RS- 8 IOUT 3 OP1 4 INN OP3 5 6 OUTAD 12 7 VOUT 14 INDAI INDAV GND Abbildung 9: Blockschaltbild des AM460 CVREF 1 16 SET CVSET 2 15 VREF INP 3 14 GND INN 4 13 VSET OUTAD 5 12 VOUT INDAI 6 11 RS+ INDAV 7 10 VCC IOUT 8 9 RS− PIN NAME BEDEUTUNG 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 CV
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 PRINZIPIELLE ANWENDUNGSBEISPIELE • Aufbereitung von massebezogenen Signalen (geschützte Ausgangsstufe, Impedanzwandler usw.) Verpolschutz, Kurzschlußschutz 6...35V 0/4...20mA VIN = 0...1, 0...5V andere AM460 0...5/10V Abbildung 11: Anwendung für massebezogene Eingangssignale (geschützte Ausgangsstufe, Impedanzwandler usw.) • Komplexe Schaltung als Prozessor-Peripherie-IC VCVREF = 3.3V µP Verpolschutz, Kurzschlußschutz 6...35V VREF = 5V 0/4...
Industrielles Wandler– und Schutz–IC AM460 LIEFERFORMEN Der AM460 Wandler- und Schutz-IC ist lieferbar als: • DIP16 • SO16(n) (maximale Verlustleistung PD = 300mW) • Dice auf 5“ Dehnfolie aufgespannt WEITERFÜHRENDE LITERATUR [1] Konzept der Frame-ASICs: http://www.Frame-ASIC.de/ [2] Homepage der Analog Microelectronics GmbH: http://www.analogmicro.de/ NOTIZEN Analog Microelectronics behält sich Änderungen von Abmessungen, technischen Daten und sonstigen Angaben ohne vorherige Ankündigung vor.
