Couverture ElectroniqueS n°127

L'AD8555 d'Analog Devices est le premier amplificateur à autozéro, avec une tension d'offset à l'entrée n'excédant pas 10 µV et une dérive de 50 nV/°C, dont le gain et la tension de décalage en sortie sont programmables via une liaison série. Conçu pour assurer le conditionnement des signaux issus de capteurs, notamment les jauges de contrainte mises en &oelig;uvre dans les applications automobile, médicale et de communication, l'amplificateur AD8555 d'Analog Devices fait appel aux techniques numériques, à la fois pour le réglage du gain et de la tension de décalage en sortie. Ce paramétrage, indispensable du fait des dispersions affectant les capteurs, sera dès lors effectué par logiciel, proscrivant toute procédure de réglage manuel, à la fois longue, délicate et coûteuse.L'AD8555 fait usage de deux technologies brevetées l'autozéro à faible bruit et l'ajustement numérique « DigiTrim ». La première vise à corriger de façon dynamique la tension de décalage à l'entrée (selon le principe de l'ampli chopper), afin de ramener la dérive dans le temps et en température à des valeurs très basses. Quant à la seconde, elle a été inaugurée avec la série d'amplificateurs opérationnels AD8601/02/04 afin d'annuler en statique (donc sans en corriger la dérive) l'offset à l'entrée, une fois l'encapsulation de la puce effective. Et ce, dans le but d'éviter tout procédé de traitement particulier au niveau du wafer, comme il est par exemple de mise avec l'ajustage de résistances par laser. Avec « DigiTrim », la mise au point s'effectue au travers de circuits logiques et par programmation de sources de courant pondérées.Dans le cas de l'AD8555, le procédé normalement réalisé en usine est mis au service de l'utilisateur qui bénéficie ainsi d'une souplesse inégalée. Les données en rapport avec le gain et la tension de décalage sont en effet programmées dans des registres, évaluées, modifiées à loisir pour une précision optimale, avant leur adoption définitive. Cette dernière étape se traduit par le verrouillage du composant, obtenu en claquant des fusibles polycristallins.Programmer le gain et le zéroL'AD8555 est formé de deux étages d'amplification dont les produits gain-bande sont de 2 et 8 MHz. Les deux amplificateurs opérationnels de l'étage différentiel d'entrée sont à autozéro, afin de minimiser les erreurs dues aux tensions de décalage d'entrée. Deux potentiomètres numériques fixent le gain du premier étage entre 4 et 6,4 avec une résolution de 7 bits. Pour sa part, le gain du second étage sera choisi entre 17,5 et 200, avec huit valeurs possibles, grâce à un second couple de potentiomètres numériques. L'ensemble assure un gain global entre 70 et 1 280 avec une résolution de 0,37 % et une précision meilleure que 3 %. Un amplificateur tampon se charge en fin de chaîne de présenter une impédance basse au convertisseur A/N placé en aval. Ce buffer est alimenté au travers d'un amplificateur additionnel afin de fournir une fonction de clamping, soit de limitation de la tension de sortie, utile dans le cas où l'AD8555 pilote un CAN alimenté sous une tension d'alimentation inférieure à la sienne. En ajoutant un condensateur, il est également envisageable d'insérer un filtre passe-bas entre le second étage et le buffer.La tension de décalage variable en sortie est, pour sa part, générée par un CNA 8 bits et évolue de façon ratiométrique avec la tension d'alimentation. Cette résolution de 8 bits est équivalente à 0,39 % de la différence entre VDD et VSS, soit 19,5 mV dans le cas d'une alimentation 5 V.Enfin, sur chaque entrée analogique est disposée une source de courant afin d'autoriser la détection d'anomalies, telles qu'un court-circuit ou un fil coupé.Le gain de chacun des deux étages d'amplification ainsi que la tension de décalage seront programmés, via une interface à un fil, par mots de 38 bits. En mode simulation, toutes modifications sont autorisées tant que l'alimentation n'est pas coupée, auquel cas le circuit reprendra ses valeurs par défaut à la prochaine mise sous tension, où que le fusible maître n'est pas claqué (ce qui se réalise par envoi de la commande idoine).Du côté des caractéristiques techniques, l'AD8555 présente une tension de décalage en entrée n'excédant pas 10 µV sur la plage -40 à +125°C, avec une dérive de seulement 50 nV/°C. Citons également un taux de réjection de mode commun de 96 dB au gain max., une densité de bruit de 25 nV/v Hz à 1 kHz.L'AD8555 se contente d'une tension d'alimentation unique comprise entre 2,7 et 5,5 V. Le circuit est actuellement échantillonné en boîtiers SOIC 8 broches ou LFCSP 16 broches de 4 mm de côté. Le prix unitaire du composant est de 2,8 $ (SOIC) et 2,9 $ (LFCSP), par 1 000 pièces.

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