用過壓故障保護模擬開關代替 分立保護器件
漏電流是高阻抗電路的主要誤差來源。任意漏電流都可能 產生顯著的測量誤差。
低電容和低電荷注入也對快速建立至關重要。這可使數據 采集系統實現最大的數據吞吐量。
新型ADI故障保護開關的漏電性能非常出色。正常工作時, 漏電流處于低nA范圍內,這對在許多應用中進行精確測量至 關重要。
最重要的是,即使其中一條輸入通道處于故障狀態,防漏性 能依然十分出色。這意味著,在修復故障前,可繼續對其他 通道進行測量,因而系統停機時間得以縮短。ADG5248F 8:1 多路復用器的過電壓漏電流如圖8所示。
高阻抗系統的典型故障模式是在發生故障時使漏極輸出拉至供電軌。

圖8.ADG5248F 過電壓漏電流的溫度特性
故障診斷
大部分新型ADI故障保護開關還采用了數字故障引腳。FF引腳是通用故障標志,表示其中一條輸入通道處于故障狀態。 特殊故障引腳(或SF引腳)可用于診斷哪一路特定輸入處于 故障狀態。
這些引腳對在系統中進行故障診斷非常有用。FF 引腳首先向用戶發出故障警告。隨后,用戶可輪詢數字輸入,然后SF 引腳將報出哪些特定開關或通道處于故障狀態。
系統優勢
故障保護開關新型產品系列的系統優勢如圖9所示。無論是 在確保精密信號鏈的出色模擬性能方面,還是在系統魯棒性 方面,該產品系列為系統設計人員帶來的優勢都非常巨大。

圖9.ADI 故障保護開關—特性和系統優勢
與分立保護器件相比,其優勢非常明顯,這些優勢已在前文詳細說明。專有高電壓工藝和新型開關架構還賦予了ADI故 障保護開關新產品系列多項優于同類解決方案的優勢。
業界領先的RON平坦度,非常適合精密測量
業界領先的故障漏電流,能夠在未受故障影響的其他通道上繼續工作(比同類解決方案性能好10倍)
器件配備副故障電源,可實現精密故障閾值設定,同時還能維持出色的模擬開關性能
適合系統故障診斷的智能故障標志
應用范例
圖10所示的第一個應用范例是過程控制信號鏈,其中,微控制 器可監控多個傳感器,例如RTD或熱電偶溫度傳感器、壓力傳 感器和濕度傳感器。在過程控制應用中,傳感器可能連接在工 廠中一條非常長的電纜上,整條電纜都有可能出現故障。
此范例采用的多路復用器是ADG5249F,該器件已針對低電 容和低漏電流進行優化。對于此類小型信號傳感器測量應 用,低漏電流非常重要。
模擬開關采用±15 V電源,同時副故障電源設置為5 V和 GND,能夠保護下游PGA和ADC。
主傳感器信號通過多路復用器傳至PGA和ADC,而故障診斷 信息則直接發送至微控制器,用于在發生故障時提供中斷功 能。因此,用戶可收到故障狀況的警告,并確定哪些傳感器 發生故障。然后便可派出技術人員對故障進行調試,必要時 可更換發生故障的傳感器或電纜。
得益于業界領先的低故障漏電流規格,當其中一個傳感器故 障、正在等待更換時,其他傳感器可以繼續執行監控功能。 如果沒有這種低故障漏電流,一條通道發生故障可能導致所 有其他通道無法使用,故障被修復后才可重新使用。

圖10.過程控制應用范例
圖11中的第二個應用范例是數據采集信號鏈的一部分,其 中,ADG5462F通道保護器可增添額外的價值。在此范例中, PGA采用±15 V供電,而下游ADC則具有0 V至5 V的輸入信 號范圍。
通道保護器位于PGA 和ADC 之間。采用±15 V 作為主電源, 以獲得出色的導通電阻性能,而其副供電軌則采用0 V 和5 V 電壓。正常工作時,ADG5462F 允許信號通過,但會將PGA 的所有過電壓輸出箝位至0 V 和5 V 之間,以保護ADC。因 此,與前面的應用范例一樣,目標信號輸入范圍會在平坦的 RON 工作區域中。

圖11.數據采集應用范例
總結
用具有過電壓保護功能的模擬開關和多路復用器代替傳統 分立保護器件可在精密信號鏈中提供多項系統優勢。除了節 省電路板空間外,代替分立器件的性能優勢也非常明顯。
ADI公司提供多種具有過電壓保護功能的模擬開關和多路復 用器。表1和表2列出了最新的故障保護器件產品系列。這些 產品系列采用專有的高電壓和防閂鎖工藝打造而成,能夠為 精密信號鏈提供業界領先的性能和特性。
產品系列匯總
表1.低導通電阻型故障保護開關 產品 配置
表2.低電容/低電荷注入型故障保護開關
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