Автомобильная электроника, авионика, бурение скважин и другие области промышленности требуют электронные схемы, специально разработанные для работы в области высоких температур, но доступность интегрированных схем, специфицированных для работы при температуре свыше 200 °C, сильно ограничена.
На рисунке показана структурная схема простого передатчика тока, который протестирован при температурах 210 °C и 225 °C. Схема состоит из двух малошумящих высокоэффективных инструментальных усилителей (ИУ) AD8229, которые произведены по улучшенной диэлектрически-изолированной технологии кремний-на-изоляторе (КНИ, SOI – silicon-on-insulator) и выпускаются в 8-выводном керамическом корпусе для поверхностного монтажа с двухрядным расположением выводов (SBDIP – side-brazed dual-in-line package). Тщательно разработанная для работы при экстремально высоких температурах архитектура обеспечивает низкое напряжение база-эмиттер на высокой температуре. Производственный процесс минимизирует токи утечки при высоких температурах и включает в себя надежные тонкопленочные резисторы, которые обеспечивают превосходное согласование и сопряжение в температурном диапазоне необходимые для максимизации ослабления синфазного сигнала (ОСС, CMR – common-mode rejection).
В этой схеме ИУ A ослабляет входное синфазное напряжение (VCM), а ИУ B преобразует дифференциальное входное напряжение (VIN) в ток, зависящий от значения резистора R1. Если резистор регулировки усиления RG не подключать, то функция передачи AD8229 равна VOUT = (VIN+ − VIN−) + VREF. Таким образом, OUTB = +INB, а OUTA = VIN + OUTB. VIN = OUTA – OUTB = R1 × IOUT, то есть IOUT = VIN/R1.
Ток смещения AD8229 остается очень низким (200 нА максимум при 210 °C), вызывая незначительные потери на выходе. При R1 = 1 кОм схема имеет масштабный коэффициент сигнала с входа на выход равный 1 мА/В.

Передатчик тока, работающий при экстремально высоких температурах.

Низкое напряжение смещение и высокое ОСС в диапазоне частот делают эту схему превосходным кандидатом для использования в тензодатчиках, датчиках давления и мостовых измерениях. Мост или датчик соединяется напрямую с входами ИУ A. Низкие шум и дрейф – идеальные характеристики для применения диагностической области.

Многие системы используют токовые сигналы для проведения дистанционных измерений. Выходной ток пропорционален входному напряжению, и взаимовлияние между удаленной землей и землей передатчика подавляется, обеспечивая этой схеме корректную работу даже в случае, когда две земли имеют неодинаковый потенциал. Если разница между напряжениями GND1 и GND2 равна 2 В, то суммарная ошибка тока при изменении напряжения V_IN от -5 В до+5 В составляет менее 80 частей на миллион (ppm).

Чоу Трэн, Analog Devices [chau.tran@analog.com]