使一個模擬信號的電壓范圍與一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 的輸入范圍相匹配會是一項挑戰(zhàn)。超過 ADC 的輸入范圍將給出一個錯誤的讀數(shù)，而且如果輸入超出電源軌的幅度足夠大，則基底電流有可能流入 ADC，從而會引起鎖斷、或者甚至損壞器件的情況。然而，把輸入電壓范圍限制在較低、更保守的電平則將浪費 ADC 的動態(tài)范圍和分辨率。

圖 1: LT6015 精準(zhǔn)型正壓和負壓限幅器

圖 1 所示的簡單運放限幅器可防止發(fā)生這些問題�？稍试S的最大輸入電壓被施加在 U1 的同相輸入端，而輸出則通過小信號二極管 D1 反饋至反相輸入端。ADC 的基準(zhǔn)電壓可用于限幅基準(zhǔn) (如果它是可用的話)。當(dāng)輸入電壓低于基準(zhǔn)時，U1 的輸出被驅(qū)動至正電源軌，而且 D1 被施加反向偏置，因此輸入信號不被改變地通過。當(dāng)輸入變至高于箝位電壓時，運放輸出反向并通過 D1 閉合環(huán)路，因而實際上變成了一個至箝位電壓的單位增益跟隨器。輸入電阻器 R1 限制了運放輸出必須吸收的電流量。第二個運放 U2 負責(zé)執(zhí)行互補的負壓限幅功能，可防止信號變至低于地電位。于是，在該例中輸出信號被限制為 4.096V 至 0V 輸出。

雖然概念說起來簡單，但是該電路對運放提出了獨特的挑戰(zhàn)。首先，大多數(shù)新式運放在輸入兩端跨接了背對背二極管，以避免給輸入施加大的差分電壓 (這會導(dǎo)致器件受損或在輸入失調(diào)電壓中產(chǎn)生移位)。在該電路中，這些二極管將防止輸出信號變至低于正箝位電壓達一個二極管壓降以上，或高于負箝位電壓的幅度超過一個二極管壓降。判定某個給定的運放是否具有這些二極管可能需要做一些檢測工作。有些器件的產(chǎn)品手冊說明布設(shè)了輸入二極管，但是其他的器件產(chǎn)品手冊則沒有這么做。設(shè)有二極管的另一種指示是在“絕對最大額定值”部分中把輸入電流限制為幾 mA。

此外，運放的輸出還必須盡可能快地從“未箝位”狀態(tài)轉(zhuǎn)換至“箝位”狀態(tài)，旨在對快速上升的信號進行箝位，并不會發(fā)生具有潛在危險的過沖。而且，還期望實現(xiàn)運放的軌至軌輸入和輸出操作，這樣它就能在電壓接近電源限值的情況下運行。

LT6015 運放系列 (包括 LT6016 雙通道和 LT6017 四通道版本) 解決了這些問題。在輸入端上沒有二極管，因此允許它們具有 ±80V 的差分電壓，這不應(yīng)對任何實際的 ADC 應(yīng)用強加某種限制。而且，輸入電壓可變至高于 –V 軌達 80V 或低于 –V 軌達 25V，這使得器件能夠安然承受將損壞其他同類器件的輸入。

由于允許一個高達 60V 的 V+ 至 –V 電源范圍 (與大多數(shù)運放相比，這將容許使用該電路對更高的電壓實施箝位)，因此 LT6015 的獨特性更進一步。另外，該器件還擁有 0.75V/µs 的轉(zhuǎn)換速率，這使其能對相當(dāng)快的上升信號進行箝位。低于 100µV 的典型失調(diào)電壓可確保箝位電平非常準(zhǔn)確。

圖 2: LT6015 正壓和負壓箝位動作

圖 2 示出了采用 ±10V 電源驅(qū)動的 LT6015 把一個 7Vpk-pk、1kHz 正弦波箝位在 0V 和 4V。很難看清楚箝位動作，但是如果在輸出上采取放大顯示，就會看到圖 3 中一個小的過沖。

圖 3: LT6015 在箝位時的小過沖

在圖 4 中，把輸入頻率增加至 30kHz 清楚地顯示：箝位動作不到 10µs 便完成，從而把電路的工作帶寬限制在幾 kHz。另外，也可通過把電壓電源軌限制在接近箝位限制電壓 (這降低了輸出必須轉(zhuǎn)換以進入箝位模式的電壓范圍) 來提高箝位速度。由于 LT6015 的輸出擺動至非�？拷�電源軌，因此所需的額外電壓范圍極小。

圖 4: LT6015 箝位速度

對于該電路的另一個限制是輸出電阻由 R1 規(guī)定，它必需為幾百Ω 以限制運放輸出中的電流輸出。有些 ADC 需要由一個低電阻進行驅(qū)動，因此也許要求采用緩沖放大器 U3。LT6017 四通道封裝將允許由單個器件來完成所有這些功能。

LT6015 采用 5 引腳 SOT 封裝。LT6016 雙通道運放可提供 8 引腳 MSOP 封裝。LT6017 則采用 22 引腳無引線 DFN 封裝。

軟件

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