高电压 CMOS 放大器利用单个 IC 实现高阻抗检测

高电压CMOS放大器是一种专门设计用于处理高电压信号的集成电路，它能够在高阻抗环境下检测电压，同时保持测量的准确性和可靠性。这篇文章详细介绍了如何利用一个高性能的CMOS放大器——LTC6090来实现高阻抗检测，同时它也可以在高电压环境下运作，从而突破了传统CMOS放大器在电压范围上的局限性。 在高阻抗检测的应用场景中，一个关键问题是如何最小化测量过程中的负载效应。传统的数字电压表（DVM）采用10MΩ电阻网络来降低负载效应，但在高阻抗电路中，即使这样也可能导致显著误差。为了进一步减少输入电流，以往的解决方案是在电路输入端使用场效应晶体管（FET）。然而，FET通常是低电压器件，它们在高电压应用中容易产生电压失调的不确定性。 针对这一问题，LTC6090高电压CMOS放大器提供了特殊的特性，包括极高的输入阻抗和轨至轨输出摆幅。LTC6090允许使用高达±70V的电源电压，这对于传统的5V供电CMOS放大器而言是一个巨大的提升。此外，LTC6090在小信号领域也表现出色，具有非常低的典型输入失调电压（VOS）和电压噪声密度，能够提供更宽的动态范围。 在高电压应用中，高功耗是一个潜在的问题。为了应对这一挑战，LTC6090采用了耐热性能增强型的SOIC或TSSOP封装，并且提供了过热输出标记和输出停用控制功能，可以无需额外电路即可实现灵活的保护措施。 文章中提到了如何使用LTC6090来放大5V的基准电压至50V，以及如何在高电压环境下提供精确的电压测量。通过采用精确的电阻器网络和高精度电阻器阵列（如LT®5400），可以不经过调节直接产生准确的校准电源。设计中考虑了电路的负载阶跃响应和噪声滤波，确保高精度和高稳定性。 LTC6090的高输入阻抗特性意味着对于高达1GΩ的源阻抗，电路负载对测量的影响可以忽略不计。整个电路在静态条件下仅吸收4mA的电流，能够驱动高达10mA的负载。其宽频带的特性还意味着它能够处理超过20kHz的全摆幅频率响应。 LTC6090提供了一种独特的解决方案，能够简化高阻抗电路和大信号摆幅的放大需求，并且具有非常宽的动态范围。这使得LTC6090不仅适用于科研和工业测量领域，也适用于那些需要精确高电压测量的应用场合。通过本文的介绍，我们可以了解到利用现代CMOS工艺制造的高电压放大器如何有效地解决了高阻抗测量中遇到的挑战，并且在高电压环境下依然能保持高精度和高性能的特点。