Datasheet AD8218 Datasheet (ANALOG DEVICES)

零漂移双向分流

特性

高共模电压范围
工作范围：4 V至80 V
耐压范围：-0.3 V至85 V
缓冲输出电压
增益为20 V/V
宽工作温度范围：-40℃至+125℃
出色的交流和直流性能
失调漂移：±100 nV/°C（典型值）
失调：±50 μV（典型值）
增益漂移：±5 ppm/°C（典型值）
直流共模抑制比(CMRR)：110 dB（典型值）

应用

高端电流检测
48 V电信设备
电源管理
基站
双向电机控制
精密高压电流源

–IN

+IN

ENB

功能框图

AD8218

R1

R2

REF

LDO

R4

R3

图1.

监控器

AD8218

V

S

OUT

GND

09592-001

概述

AD8218是一款高压、高分辨率分流放大器。设定增益为
20 V/V，在整个温度范围内的最大增益误差为±0.35%。缓

冲输出电压可以直接与任何典型转换器连接。AD8218在
输入共模电压处于4V~80V范围时，具有出色的输入共模
抑制性能；它能够在分流电阻上进行双向电流的测量，适
合各种工业和电信应用，包括电机控制、电池管理和基站
功率放大器偏置控制等。

Rev. A

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的最新英文版数据手册。

d trademarks are the property of their respective owners.

在−40°C至+125°C的整个温度范围内，AD8218都能提供极
佳的性能。它采用零漂移内核，在整个工作温度范围和共
模电压范围内，失调漂移典型值为±100 nV/°C。此外，芯
片在0 mV至~250 mV的整个输入差分电压范围内能保持线
性输出。AD8218同时包括一个80 mV内部基准电压源，用
于在单向电流检测应用中提供优化的动态范围。输入失调
电压的典型值为±50 μV。

AD8218采用8引脚MSOP封装。

One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.
Tel: [phone] www.analog.com
Fax: [phone] ©2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved.

AD8218

目录

特性....................................................................................................1

应用....................................................................................................1

功能框图...........................................................................................1

概述....................................................................................................1

修订历史...........................................................................................2

技术规格...........................................................................................3

绝对最大额定值..............................................................................4

ESD警告........................................................................................4

引脚配置和功能描述 .....................................................................5

典型工作特性 ..................................................................................6

工作原理.........................................................................................10

修订历史

2011年2月—修订版0至修订版A

更改特性部分 .................................................................................. 1

2010年1月—修订版0：初始版

放大器内核 ................................................................................10

输出箝位.....................................................................................10

应用须知.........................................................................................11

电源电压(V

使能引脚(ENB)工作原理 .......................................................11

应用信息.........................................................................................12

单向高端电流检测...................................................................12

双向高端电流检测...................................................................12

电机控制电流检测...................................................................12

外形尺寸.........................................................................................13

订购指南.....................................................................................13

)连接.....................................................................11

S

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AD8218

技术规格

除非另有说明，T

表1.

参数 最小值 典型值 最大值 单位 测试条件/注释

增益
初始
精度
整个温度范围内的精度
增益与温度的关系

失调电压

失调电压(RTI1)
整个温度范围内的失调电压(RTI1)
失调漂移

输入
偏置电流

共模输入电压范围
差分输入电压范围
共模抑制比(CMRR)

输出
输出电压范围下限
输出电压范围上限
输出阻抗
内部基准(ENB引脚接地)
初始值

失调(RTI
失调漂移(RTO
基准输入(REF，引脚7)
输入阻抗
输入电流
输入电压范围
输入至输出增益

动态响应
小信号-3 dB带宽
压摆率
噪声

0.1 Hz至10 Hz (RTI
频谱密度，1 kHz (RTI
电源
工作范围(引脚2悬空)

2

1

)

= −40°C至+125°C、TA = 25°C、RL = 25 kΩ(RL是输出负载电阻)、输入共模电压(VCM)为4 V。

OPR

20 V/V
±0.1 % VO ≥ 0.1 V dc, T
±0.35 % T
±5 ppm/°C T

OPR

OPR

±200 µV 25°C
±300 µV T
±100 nV/°C T

OPR

OPR

130 µA TA, 输入共模电压为 = 4 V, VS = 4 V
220 µA T

, 输入共模电压为 = 4 V, VS = 4 V

OPR

4 80 V 共模连续

3

0 250 mV 差分输入电压
90 110 dB T

OPR

0.01 V
VS − 0.1 V T
2 Ω

80 mV

A

当差分输入电压为0V、共模输入电压为4V时，

OUT端的输出电压

−150 +150 µV

4

)

±10 µV/°C

1.5 MΩ
3 60 µA
0 5 V
1 ± 0.0001 V/V

450 kHz
1 V/µs

1

)

1

)

2.3 µV p-p
110 nV/√Hz

V

= NC or VS = 5 V

S

由VREF/1.5 MΩ决定
ENB不接地

4 80 V 共模功率调整，VS引脚处于悬空状态

A

VS范围(引脚2)

整个温度范围内的静态电流
电源抑制比(PSRR)

温度范围
额定性能

1

RTI = 折合到输入端。

2

有关输入偏置电流的更多信息，请参考图8。此电流取决于输入共模电压。此外，流入+IN引脚的输入偏置电流也是内部LDO的电源电流。

3

由于输出电压在内部被箝位至5.2V，因此，差分输入电压被指定为250 mV，以确保输出电压的值不超过典型ADC输入电压范围，从而防止器件遭到破坏。

AD8218可容忍的差分电压为±5 V，但由于输出箝位功能的关系，该器件只能将电压放大~250 mV。

4

RTO = 折合到输出端。

−40 +125 °C

4 5.5 V

800 µA
90 110 dB

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当采用独立电源供电时，V

整个输入共模范围

T

OPR

必须低于5.5 V。

S

AD8218

绝对最大额定值

表2.

参数 额定值

最大输入电压(+IN、−IN至GND)
差分输入电压(+IN至−IN)
HBM(人体模型)ESD额定值
工作温度范围(T
存储温度范围
输出短路持续时间

OPR

)

−0.3 V 至 85 V
±5 V
±2000 V

−40°C 至 +125°C

−65°C 至 +150°C

未定

注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损
坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其
它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能
够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器
件的可靠性。

ESD警告

ESD(静电放电)敏感器件。

带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放
电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇
到高能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采
取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功
能丧失。

Rev. A | Page 4 of 16

AD8218

引脚配置和功能描述

+IN

V

S

ENB

GND

DO NOT CONNECT TO THIS PIN.

表3. 引脚功能描述

引脚编号 引脚名称 描述

1 +IN 同相输入。
2 VS
3 ENB
4 GND
5 OUT
6 NC
7 REF
8 −IN

电源引脚。通过0.1 μF标准电容旁路。
接地，从而使能内部基准电压(80 mV)
地。
输出。
请勿连接该引脚。
基准电压输入。连接至低阻抗电压源。
反相输入。

1

AD8218

2

TOP VIEW

3

(Not to Scale)

4

NC = NO CONNECT.

图2. 引脚配置

8

–IN

7

REF

6

NC

5

OUT

09592-002

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AD8218

30

TOTAL OUTPUT ERROR (%)

INPUT BIAS CURRENT (µA)

典型工作特性

40

38

36

34

(µV)

32

OSI

V

30

28

26

24

–40 –20 0 20 40 60 80 100 120 140

TEMPERATURE (°C)

图3. 典型输入失调与温度的关系

09592-003

27

24

21

18

15

12

MAGNITUDE (dB)

9

6

3

0

1k 10k 100k 1M

图6. 典型小信号带宽(V

FREQUENCY (Hz)

= 200 mV p-p)

OUT

09592-006

140

130

120

110

100

90

CMRR (dB)

80

70

60

50

100 1000 10k 100k 1M

–40°C
+25°C
+125°C

FREQUENCY (Hz)

图4. 典型CMRR与频率的关系

500

450

400

350

300

10

9
8
7
6
5
4
3
2
1

0
–1
–2
–3
–4
–5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

09592-004

DIFFERENTIAL INPUT (mV)

09592-007

图7. 总输出误差与差分输入电压的关系

800

700

600

500

400

+IN

250

GAIN ERROR (ppm)

200

150

100

–40 –20 0 20 40 60 80 100 120

TEMPERATURE (°C)

09592-005

图5. 典型增益误差与温度的关系

300

200

100

0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)

–IN

图8. 输入偏置电流与输入共模电压的关系

（差分输入电压 = 5 mV，V

= NC）

S

09592-008

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AD8218

500

450

400

350

300

SUPPLY CURRENT (µA)

250

INPUT

5mV/DIV

OUTPUT

100mV/DIV

200

–40 –20 0 20 40 60 80 100 120

TEMPERATURE (°C)

09592-109

1µs/DIV

图9. 电源电流与温度的关系(VS = 5 V，VCM = 12 V) 图12. 下降时间(差分输入 = 10 mV)

INPUT

INPUT

5mV/DIV

OUTPUT

100mV/DIV

1µs/DIV

图10. 上升时间(差分输入 = 10 mV)

09592-009

100mV/DIV

OUTPUT

2V/DIV

5µs/DIV

图13. 下降时间(差分输入 = 200 mV)

09592-011

09592-012

INPUT

100mV/DIV

OUTPUT

2V/DIV

5µs/DIV

图11. 上升时间(差分输入 = 200 mV)

INPUT

200mV/DIV

OUTPUT

2V/DIV

09592-010

5µs/DIV

09592-013

图14. 差分过载恢复时间(上升)

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AD8218

MAXIMUM OUTPUT SINK CURRENT (mA)

OUTPUT VOLTAGE SWING FROM RAIL (V)

OUTPUT VOLTAGE RANGE FROM GND (V)

INPUT

200mV/DIV

OUTPUT

2V/DIV

5µs/DIV

图15. 差分过载恢复时间(下降)

82.0

81.5

81.0

80.5

80.0

REFERENCE RTO (mV)

79.5

79.0

–40 –20 0 20 40 60 80 100 120

图16. 内部基准电压与温度的关系(V

= NC，VCM = 12 V，引脚1(+IN)与引脚8(−IN)短接，

V

S

引脚3(ENB)短接至引脚4(GND)

TEMPERATURE (°C)

= 5 V，

S

09592-014

09592-116

9.5

9.0

8.5

8.0

7.5

7.0

6.5

6.0

5.5

5.0

4.5

MAXIMUM OUTPUT SOURCE CURRENT (mA)

4.0

–40

0

–30

102030405060708090

–20

–10

TEMPERATURE (°C)

100

图18. 最大输出源电流与温度的关系

5.010

5.000

4.990

4.980

4.970

4.960

4.950

4.940

4.930

4.920

4.910

4.900
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

OUTPUT SOURCE CURRENT (mA)

图19. 输出电压摆幅与输出源电流的关系

110

120

130

140

150

09592-016

09592-017

12.0

11.5

11.0

10.5

10.0

9.5

9.0

8.5

8.0

7.5

7.0

6.5

6.0

5.5

5.0
–40–30 –20 –10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110120

TEMPERATURE (°C)

09592-015

图17. 最大输出吸电流与温度的关系

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250

200

150

100

50

0

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

OUTPUT SINK CURRENT (mA)

图20. GND输出电压范围与输出吸电流的关系

09592-018

AD8218

500

INPUT

50V/DIV

OUTPUT

1V/DIV

500ns/DIV

09592-019

400

300

COUNT

200

100

0

–4 –2 0 2 4

GAIN DRIFT (ppm/°C)

图21. 共模阶跃响应(上升) 图24. 增益漂移分布图

140

INPUT

50V/DIV

OUTPUT

1V/DIV

120

100

80

COUNT

60

40

1 3–1–3

09592-022

1µs/DIV

图22. 共模阶跃响应(下降)

180

150

120

90

COUNT

60

30

0
–200 –100 0 100 200

V

(µV)

OSI

图23. 输入失调电压分布图

20

0

09592-020

–0.6 –0.4 0 0.2 0.6

OFFSET DRIFT (µV/°C)

0.4–0.2

09592-023

图25. 输入失调漂移分布图

250

200

150

COUNT

100

50

09592-021

0

–5 0 5 10 15

INTERNAL REF OFFSET DRIFT (µV/°C)

09592-024

图26. 内部REF失调漂移失真，折合至输出端(RTO)

Rev. A | Page 9 of 16

AD8218

工作原理

放大器内核

在典型应用中，AD8218放大由分流电阻中流过的负载电流
产生的小差分输入电压。AD8218能抑制高共模电压(最高
80 V)，提供以地为参考的缓冲输出。图27显示了AD8218
的简化电气原理图。

C

5V

F

I

LOAD

LOAD

I

CHARGE

4V

TO

80V

AD8218

REF

R1

R2

LDO

V

REF

SHUNT

–IN

+IN

ENB

V

2

V

1

R4

R3

图27. 简化原理图

GND

GND

V

S

OUT

AD8218配置为差动放大器。传递函数为：

OUT = ((R4/R1) × (V1 − V2)) + V

REF

电阻R4和R1的匹配精度为0.01%，阻值分别为1.5 MΩ和
75 kΩ；这意味着AD8218的输入到输出总增益为20 V/V。

之间的压差表示分流电阻两端的压差，即VIN。因

V

1与V2

此，AD8218的输入至输出变换函数为：

) + V

OUT (V) = (20 × V

IN

REF

AD8218能够精确放大输入差分信号，抑制高共模电压(4 V
至80 V)。

主放大器采用新颖的零漂移架构，器件在整个温度范围内
能够非常稳定地工作。失调漂移典型值小于±100 nV/°C，
因此其精度和动态范围极佳。

输出箝位

当应用中的输入共模电压高于5.2 V时，AD8218的内部LDO

09592-027

输出也将达到最大值(5.2 V)，这是AD8218的最大输出电
压。在典型应用中，AD8218的输出端与转换器接口，可将
器件的输出电压箝位至5.2 V，确保ADC输入端不会因为过
压太大而受损。

Rev. A | Page 10 of 16

I

应用须知

AD8218

电源电压(VS)连接

在典型应用中，AD8218放大由分流电阻中流过的负载电流
产生的小差分输入电压。AD8218能抑制高共模电压(最高
80 V)，提供以地为参考的缓冲输出。图27显示了AD8218
的简化电气原理图。

I

LOAD

BATTERY

4V
TO
80V

+IN

V

SHUNT

S

AD8218

ENB

图28. 器件在无VS的情况下工作

AD8218还能采用引脚2(V

)处的独立低阻抗电源供电；但

S

该电压被限制在4 V至5.5 V范围内。在采用5V电源供电且
高电压总线容易受到噪声、瞬变电流和高电压波动影响的
应用中，AD8218可在图29所描绘的模式下运行。

I

LOAD

BATTERY

F

4V
TO
80V

5V 2.5VC

SHUNT

+IN

V

S

AD8218

ENB

GND

GND

–IN

REF

OUT

–IN

REF

OUT

I

CHARGE

I

CHARGE

LOAD

2.5V

LOAD

09592-028

使能引脚(ENB)操作

AD8218的内部基准电压可通过将引脚3( ENB)接地来实
现。此操作模式如图30所示。

LOAD

BATTERY

4V
TO
80V

图30. 使能80 mV内部基准电压

在该配置中，当差分输入电压和引脚7(REF)处的电压均为
0 V时，内部基准电压(80 mV)激活，输出电压变为80 mV。
此内部基准电压在监控电流范围较大的单向电流测量中非
常有用。将输出起点设置为80 mV意味着当流经分流电阻
的负载电流为0 A时，输出电压达到80 mV。这样，可确保
克服因放大器的初始失调及输出饱和范围产生的输出误
差。在该模式下，AD8218的传递函数变为：

OUT (V) = OUT (V) = (20 × V

如果引脚3接地，可使能内部基准源；这时，必须始终为
AD8218的传递函数增加80 mV。

SHUNT

+IN

V

S

AD8218

ENB

GND

–IN

REF

OUT

) + 0.08 V

IN

LOAD

09592-030

09592-029

图29. 5 V电源工作

Rev. A | Page 11 of 16

AD8218

320

BATTERY

应用信息

单向高端电流检测

在单向高端电流检测配置中，分流电阻以电池为参考(见图

31)。电流检测放大器的输入端存在高压。当分流电阻以电

池为参考时，AD8218产生线性的参考模拟输出。AD8218
的电源引脚(V
空状态(见“电源(V

LOAD

BATTERY

(4V TO 80V)

当ENB接地时，单向操作的输出传输函数曲线如图32所
示。

280

240

200

160

120

OUTPUT VOLTAGE (mV)

80

40

)既可与一个5 V电源相连，又可以被置于悬

S

)连接”部分)。

S

V

I

LOAD

AD8218

REF

R1

R2

LDO

R3

SHUNT

–IN

+IN

ENB

V

2

V

1

S

R4

GND

图 31. ENB引脚接地的单向操作

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

INPUT VOLTAGE (mV)

图32. ENB接地时的输出传递函数

OUT

09592-032

V

GND

S

OUT

09592-033

LOAD

(4V TO 80V)

I

LOAD

AD8218

R1

R2

REF

BATTERY

V

V

2

1

SHUNT

–IN

+IN

ENB

图33. 采用2.5 V基准电压输入的双向操作

LDO

2.5V

R4

R3

采用2.5V基准电压输入时，双向操作的输出传输函数曲线
如图34所示。

5.0

4.5

09592-031

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

OUTPUT VOLTAGE (V)

1.0

0.5

0

–0.15 –0.10 –0.05 0 0.05 0.10 0.15

INPUT VOLTAGE (V)

09592-034

图34. 采用2.5V基准电压输入时的传递函数

电机控制电流检测

对于电机控制应用，AD8218是一款实用、精确的高端电流
检测解决方案。当分流电阻以电池为参考并且电流双向流
动时(如图35所示)，AD8218无需其它电源引脚就能监控电
流。

双向高端电流检测

向引脚7(REF)施加电压，可偏移AD8218输出，从而允许双
向电流检测。从REF引脚到输出的传递函数为1 V/V。例
如，2.5 V REF输入可将AD8218输出偏移至2.5V。典型连接
如图33所示。用户必须确保向引脚7(REF)施加的电压来自
低阻抗电源。

Rev. A | Page 12 of 16

I

MOTOR

+IN

V

S

AD8218

ENB

GND

–IN

REF

OUT

V

REF

MOTOR

09592-035

图35. 电机控制中的高端电流检测

外形尺寸

3.20

3.00

2.80

PIN 1

IDENTIFIER

0.95

0.85

0.75

0.15

0.05

COPLANARITY

3.20

3.00

2.80

8

5

5.15

4.90

4

0.40

0.25

4.65

1.10 MAX

6°
0°

1

0.65 BSC

0.10

COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA

图36. 8引脚超小型封装[MSOP]

(RM-8)

图示尺寸单位：mm

15° MAX

0.23

0.09

0.80

0.55

0.40

10-07-2009-B

AD8218

订购指南

型号1 温度范围 封装描述 封装选项 标识

AD8218BRMZ −40°C 至 +125°C 8引脚超小型封装[MSOP] RM-8 Y3K
AD8218BRMZ-RL −40°C 至 +125°C 8引脚超小型封装[MSOP] RM-8 Y3K

1

Z = 符合RoHS标准的器件。.

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AD8218

注释

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注释

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注释

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D09592sc-0-6/11(A)

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