ADI AD8421ARZ-R7仪器放大器中文资料

一、型号类型概述

AD8421ARZ-R7是Analog Devices Inc.（ADI，亚德诺半导体）生产的一款高性能仪器放大器。该放大器以其低噪声、低功耗、高共模抑制比（CMRR）以及宽工作温度范围等特性，在信号调理和数据采集应用中表现出色。AD8421ARZ-R7属于ADI的AD8421系列，是该系列中的一款具体型号，通过其独特的封装和引脚配置，为用户提供了灵活的解决方案。

　　厂商名称：ADI

　　元件分类：仪器放大器

　　中文描述： 仪器放大器，1个放大器，60?V，35 V/?s，10 MHz，±2.5V至±18V，5V至36V，NSOIC

　　英文描述： Instrumentation Amplifiers 3nV/vHz noise Precision InAmp

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k01-298204-AD8421ARZ-R7.html

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　　AD8421ARZ-R7概述

　　AD8421是一款低功率仪表放大器。它非常适用于广泛的信号调节和数据采集应用。它具有极高的CMRR，可以在宽广的温度范围内，在高频共模噪声的情况下提取低电平信号。该器件采用了创新的工艺技术和设计技术，提供仅受传感器限制的噪声性能。该器件采用独特的保护方法，确保稳健的输入，同时仍然保持非常低的噪声。单个电阻可将增益设置为1至10，000。参考引脚可用于对输出电压施加一个精确的偏移。它被广泛用于医疗仪器、精密数据采集、麦克风前置放大、振动分析、多路输入应用、ADC驱动器等应用。

　　电源电流最大为2.3mA，压摆率为35V/?s

　　输入电压噪声在1kHz时最大为3.2nV/√Hz，电流噪声在1kHz时为200fA/√Hz

　　小信号带宽在(G=1)时为10MHz，在(G=100)时为2MHz带宽

　　到0.001%的稳定时间为0.4?s（G=10），20kHz时CMRR为86dB（G=1）。

　　输入失调电压漂移最大为0.4?V/°C

　　单电源范围为5V至36V

　　输入偏置电流为1nA typ

　　双电源范围为±2.5V至±18V

　　工作温度范围为-40°C至+85°C

　　封装方式为8引脚SOIC

　　AD8421ARZ-R7中文参数

　　制造商:Analog Devices Inc.

　　产品种类:仪表放大器

　　系列:AD8421

　　通道数量:1 Channel

　　3dB带宽:10 MHz

　　SR-转换速率:35 V/us

　　CMRR-共模抑制比:140 dB

　　Ib-输入偏流:100 pA

　　Vos-输入偏置电压:25 uV

　　电源电压-最大:36 V

　　电源电压-最小:5 V

　　工作电源电流:2.3 mA

　　最小工作温度:-40 C

　　最大工作温度:+85 C

　　安装风格:SMD/SMT

　　封装/箱体:SOIC-8

　　带宽:10 MHz

　　商标:Analog Devices

　　双重电源电压:+/-18 V

　　高度:1.5 mm(Max)

　　长度:5 mm(Max)

　　最大输入电阻:30 GOhms

　　工作电源电压:5 V to 36 V

　　AD8421ARZ-R7引脚图

二、工作原理

AD8421ARZ-R7作为一款仪器放大器，其工作原理主要基于差分放大技术，旨在从含有共模噪声的信号中提取并放大所需的差分信号。该放大器内部集成了精密的差分输入级和电流反馈输出级，通过调整内部增益电阻，可以实现从1到10,000的增益设置，以满足不同应用的需求。

在差分放大过程中，AD8421ARZ-R7首先通过其高阻抗差分输入端接收来自信号源的微弱信号。这些信号往往被共模噪声所包围，但差分放大器的设计能够有效抑制这些共模噪声，仅放大差分信号。随后，经过放大的差分信号通过电流反馈输出级进行输出，此时信号的幅度已被显著增强，且噪声水平得到有效控制。

三、特点

1. 低噪声：AD8421ARZ-R7在1kHz时的输入电压噪声仅为3.2nV/√Hz，电流噪声为200fA/√Hz，这使得它非常适合用于测量低电平信号的应用场景。

2. 低功耗：该放大器的最大电源电流仅为2.3mA，有助于降低系统整体功耗，延长电池使用寿命。

3. 高共模抑制比（CMRR）：AD8421ARZ-R7的共模抑制比高达140dB（在特定条件下），这使其能够在宽温度范围内和存在高频共模噪声的环境中，有效提取低电平信号。

4. 宽增益范围：通过单个电阻即可将增益设置为1至10,000，为用户提供了极大的灵活性，以适应不同应用的需求。

5. 高精度：该放大器具有出色的直流和交流性能，如低输入失调电压漂移（最大0.4μV/°C）和低增益漂移（最大1ppm/°C），保证了测量的准确性。

6. 鲁棒性输入保护：AD8421ARZ-R7采用独特的输入保护方法，能够承受高达40V的输入电压（相对于相反供电轨），而不会造成损坏，提高了系统的可靠性和安全性。

7. 宽工作温度范围：其额定工作温度范围为-40°C至+85°C，且可在高达125°C时保证典型性能曲线，适用于各种环境条件下的应用。

四、应用

AD8421ARZ-R7凭借其卓越的性能和灵活的增益设置，被广泛应用于多个领域，包括但不限于：

1. 医疗仪器：在心电图（ECG）、脑电图（EEG）等医疗设备中，AD8421ARZ-R7能够准确放大微弱的生物电信号，为医生提供可靠的诊断依据。

2. 精密数据采集：在工业自动化、科学研究等领域，该放大器可用于采集各种精密测量数据，如温度、压力、流量等，确保数据的准确性和可靠性。

3. 麦克风前置放大：在音频处理系统中，AD8421ARZ-R7可作为麦克风前置放大器，提高音频信号的信噪比，提升音质表现。

4. 振动分析：在机械设备故障诊断、结构健康监测等领域，该放大器能够准确捕捉并放大微弱的振动信号，为工程师提供宝贵的诊断信息。

5. 多路输入应用：在需要同时处理多个输入信号的应用场景中，AD8421ARZ-R7的高共模抑制比和低噪声特性使其成为理想的选择。

6. ADC驱动器：在模数转换器（ADC）前端电路中，该放大器能够放大模拟信号并抑制噪声，提高ADC的转换精度和动态范围。

五、参数详述

以下是AD8421ARZ-R7的主要技术参数：

• 制造商：Analog Devices Inc.（ADI）

• 产品种类：仪表放大器

• 系列：AD8421

• 通道数量：1 Channel

• 3dB带宽：10 MHz（G=1），2 MHz（G=100）

• SR-转换速率：3V/μs

• 输入噪声电压密度：3.2 nV/√Hz (1 kHz)

• 输入噪声电流密度：200 fA/√Hz (1 kHz)

• 共模抑制比（CMRR）：140 dB (最小值, G=100)

• 输入失调电压：±100 μV（最大值）

• 输入失调电压漂移：0.4 μV/°C（最大值）

• 增益设置范围：1 至 10,000（通过外部电阻调整）

• 增益误差：±0.01% (G=10至100)

• 增益漂移：1 ppm/°C（最大值）

• 电源电压范围：±2.5 V 至 ±18 V

• 最大电源电流：2.3 mA（典型值）

• 输入保护电压：±40 V（相对于相反供电轨）

• 工作温度范围：-40°C 至 +85°C（额定），-55°C 至 +125°C（扩展）

• 封装类型：MSOP-8（小型封装，节省空间）

• 引脚配置：包括输入（IN+, IN-），增益设置（GAIN），输出（OUT），以及电源和地引脚

六、设计考虑与应用建议

在设计使用AD8421ARZ-R7的电路时，需要注意以下几点：

1. 增益设置：通过选择合适的外部电阻来设置增益，确保增益值符合应用需求。同时，要注意电阻的精度和温度系数对增益准确性的影响。

2. 电源去耦：为了降低电源噪声对放大器性能的影响，应在每个电源引脚附近放置合适的去耦电容。推荐使用低ESR（等效串联电阻）的陶瓷电容。

3. 输入保护：虽然AD8421ARZ-R7具有内置的输入保护机制，但在极端应用条件下，仍需考虑额外的保护措施，如限流电阻或二极管保护电路。

4. 布局与布线：良好的PCB布局和布线对于减少噪声和干扰至关重要。应尽量保持输入和输出信号路径的短而直，避免信号线间的交叉和并行，以减少耦合干扰。

5. 热管理：在高增益或高电源电压条件下，AD8421ARZ-R7可能会产生一定的热量。因此，在设计时应考虑适当的散热措施，如增加散热片或使用导热性能良好的PCB材料。

6. 接地与屏蔽：合理的接地设计和适当的屏蔽措施可以有效降低外界电磁干扰对放大器性能的影响。在敏感信号路径周围使用接地层或金属屏蔽罩，以减少辐射和传导干扰。

七、总结

AD8421ARZ-R7作为一款高性能仪器放大器，以其低噪声、低功耗、高共模抑制比和宽增益设置范围等特点，在医疗仪器、精密数据采集、音频处理、振动分析等多个领域得到了广泛应用。通过合理的电路设计和布局布线，可以充分发挥其性能优势，为各种精密测量和数据采集应用提供可靠的支持。在选择和使用过程中，需要仔细考虑增益设置、电源去耦、输入保护、热管理以及接地与屏蔽等关键因素，以确保系统的稳定性和可靠性。