超级精准！宽频带RMS-DC转换器AD637大揭秘

标题AD637_高精度，宽带RMS-DC转换器

翻译自AD637芯片手册

芯片特点

• 高精度 0.02%最大非线性，0 V至2 V均方根输入波峰因数为3时，附加误差0.10%
• dB输出（60 dB范围）
• 宽带宽8 MHz（2 V均方根输入）600 kHz （100 mV均方根输入）
• 片选/省电特性允许模拟三态工作方式静态电流从2.2 mA降至350 μA
• 14引脚SBDIP、14引脚低成本CERDIP和16引脚SOIC_W封装

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说明：

AD637是一款完整的高精度单片均方根直流转换器，可计算任何复杂波形的真有效值。它提供了集成电路均方根直流转换器中前所未有的性能，并且在精度，带宽和动态范围方面与离散和模块化技术相当。
AD637中的波峰因数补偿方案允许测量波峰因数高达10且额外误差小于1％的信号。 AD637的宽带宽允许测量高达600 kHz的信号，输入为200 mV rms，输入电平高于1 V rms时高达8 MHz。

• db_OUT引脚
  与ADI公司之前的单片均方根转换器一样，AD637具有辅助dB输出，可供用户使用。均方根输出信号的对数输出到一个单独的引脚，允许直接dB测量，有效范围为60 dB。外部编程的参考电流允许用户选择0 dB参考电压，以对应0.1 V和2.0 V rms之间的任何电平。
• CS引脚
  AD637上的片选连接允许用户在不使用均方根功能期间将电源电流从2.2 mA降至350μA。此功能有助于在最低功耗至关重要的远程或手持式应用中增加精密均方根测量。此外，当AD637断电时，输出进入高阻态。这允许将多个AD637连接在一起，形成宽带真有效值复用器。

AD637采用激光晶圆调整，无需外部微调即可实现额定性能。所需的唯一外部元件是设置平均时间周期的电容器。该电容的值还决定了低频精度，纹波电平和建立时间。
片上缓冲放大器既可用作输入缓冲器，也可用作有源滤波器配置。滤波器可用于减少交流纹波的数量，从而提高精度。

引脚配置及简单功能

针号	助记符	描述
1	BUFF IN	缓冲输入
2, 12	NC	不连接
3	COMMON	模拟共同
4	OUTPUT OFFSET	输出偏移
5	CS	芯片选择
6	DEN INPUT	分母输入
7	dB OUTPUT	dB输出
8	CAV	平均电容连接
9	RMS OUT	RMS输出
10	-VS	负供应电路
11	+VS	正供应电路
13	WINE	信号输入
14	BUFF OUT	缓冲输出

• 简化原理图

Vout=Vin^2/Vden
具体实现原理以后分析了。。。。。

• 标准RMS连接

功能较少，应用不多，不详述

• 高精度的可选修剪（调节DEN INPUT）

• 偏移调整：将输入信号（VIN）接地并调整R1以从引脚9给出0V输出。或者，可以调整RI以给出具有最低预期值的正确输出VIN。
• 比例因子微调：电阻R4与输入串联插入，以降低比例因子的范围。使用直流或校准交流信号将所需的满量程输入连接到VIN，并修整电阻R3以在引脚9处提供正确的输出（即，输入端的1 V DC导致直流输出电压为l.000V dc）。2 Vp-p正弦波输入在输出端产生0.707 V dc。剩余误差归因于非线性。

• 选择平均时间常数
  D637计算直流和交流输入信号的真有效值。在直流时，输出精确跟踪输入的绝对值;对于交流信号，AD637输出接近输入的真有效值。与理想有效值的偏差值是由于平均误差造成的。平均误差包括交流分量和直流分量。两个分量都是输入信号频率f和平均时间常数τ（τ：25ms /μF的平均电容）的函数。图9显示平均误差定义为交流分量的峰值（纹波）和直流误差的值。

平均误差的交流纹波分量的峰值大致由该关系定义

由于CAV设置的平均时间常数直接设置rms转换器在计算期间保持输入信号的时间，因此直流误差的幅度仅由CAV确定，并且不受后滤波的影响。
通过增加平均电容的值，可以大大降低平均误差的交流纹波分量。这有两个主要缺点：平均电容的值变得非常大，AD637的建立时间与平均电容的值成正比（TS = 115 ms /μF的平均电容）。减少纹波的一种优选方法是使用后滤波器网络，如图11所示。该网络可用于1极或2极配置。对于大多数应用，1极滤波器在纹波和建立时间之间提供了最佳的整体折衷。
使用1极滤波器，平均电容器仅为0.15％。这使得纹波减少了30倍，而且稳定了时间仅增加3倍。通过使用图13，可以计算滤波电容器CAV和滤波电容器C2的值，以获得平均误差和建立时间的期望值。
对于对纹波极其敏感的应用，建议使用2极配置。这种配置可最大限度地减少电容值和稳定时间，同时最大限度地提高性能。