±20V@0–10kHz全差分输入高电压电池监控器电路设计

  1 简介

        本设计可将 ±20V 的双极性输入信号转换为 ±4.8V 的全差分 ADC 差分输入量程，该量程值在放大器的输出线性运行范围内。您可以调整 组件选择 部分的值以允许不同的输入电压电平。该电路实施适合需要准确测量电压的 应用 ，例如电池维护系统、电池分析仪、 电池测试设备 、ATE 和无线基站中的远程无线电装置 (RRU)。

2 设计目标

2.1 输入

输入	ADC输入
VinMin = –20V	VoutDif = 4.8V，VoutP = 4.9V，VoutN = 0.1V
VinMax = 20V	VoutDif = –4.8V，VoutP = 0.1V，VoutN = 4.9V

2.2 电源

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3 规格

规格	计算值	仿真值	测得值
瞬态 ADC 输入趋稳	< 0.5·LSB	6.6µV	/
噪声	20.7uVrms	20.65uVrms	30.8uVrms
带宽	10.2kHz	10.4kHz	10.4kHz

• 对于信号路径中的电容器，请选择 COG 类型，以最大限度地减少失真。在本电路中，Cf1、Cf2、Cf3、Cf4、Cfilt1 和 Cfilt2 均需为 COG 类型
• 使用 0.1% 20ppm/°C 或更高规格的薄膜电阻器以实现良好的增益漂移并最大限度减少失真

 4 设计计算

• 本电路相关公式推导

        

        

        

        

• 计算运算放大器线性运行的最大和最小输出

      VCM规格要求： 

        VOUT摆幅规格要求：

        线性工作区域要求：

        极限环境要求：

• 计算VoutDifMin 和 VoutDifMax

        

        

• 差分增益

       

• Rf和Rg取值

        

        取Rf=12k，Rg=100k

• 计算截止频率f

        

5 电路仿真

时域仿真：

频域仿真：

噪声仿真：