1 简介
此电路利用ISO224 隔离放大器、TLV9002 运算放大器和ADS7142 SAR ADC 执行±12V 隔离式电压检测测量。ISO224 可以测量±12V 的单端信号（具有⅓V/V 的固定增益），并生成±4V 的隔离式差分输出电压，输出共模电压为VDD2/2。TLV9002 的通道1 用于调节ISO224 的输出以适应ADS7142 的输入范围，而通道2 用于监控ISO224 失效防护输出。ADS7142 是一款具有满量程输入和AVDD 基准电压（范围为1.65V 至3.6V）的双通道ADC。此电路适用于许多高压工业应用，如列车控制和管理系统、模拟输入模块以及逆变器和电机控制。
2 设计目标
2.1 ISO224输入
2.2 ISO224输出
2.3 ADS7142 输入（伪差分）
2.4 电源
3 规格
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| 规格 | 计算值 | 仿真值 |
| 140kSPS 时的瞬态ADC 输入趋稳 | 403µV | 88µV |
| 调节信号范围 | 0V-3.3V | 0V-3.3V |
| 噪声（输入端） | 262uVrms | 526uVrms |
| 闭环带宽 | 175kHz | 145kHz |
- 为AVDD、VCM 以及AINN 伪差分输入（用于设置ADC 的共模电压）选择低阻抗、低噪声源
- 选择适合CFILT 的COG 电容器以最大限度减少失真
- 为实现最佳性能，请考虑使用0.1% 20ppm/°C 的薄膜电阻器或性能更佳的电阻器作为RFILT1,2 来最大限度减少失真
4 设计计算
- 根据输入电压范围选择隔离放大器并确定输出共模电压和输出电压范围
ISO224 电源可以是 4.5V 至 18V（对于高侧电源）和 4.5V 至 5.5V（对于低侧电源）。ISO224 具有±12V 单端输入范围（固定增益为 ⅓V/V），产生 ±4V 差分输出，输出共模电压为 VDD2/2（此示例为+2.5V）
- 选择尺寸小且功耗低的 ADC
ADS7142 是一款可在伪差分配置中使用的小尺寸、低功耗、双通道 ADC。最大输入范围取决于基准电压并等于 AVDD，此示例为 3.3V
ADC共模电压
- 选择一个运算放大器将 ISO224 的 ±4V 差分、+2.5V 共模输出转换为 ADS7142 的 3.3V 伪差分、1.65V共模输入。此外，首选具有第二通道（该通道可用于监控 ISO224 的失效防护输出特性）的运算放大器：
TLV9002 是一款双通道、轨至轨输入和输出放大器，针对成本敏感和小尺寸应用进行了 优化。通道 1 用于将 ISO224 的 ±4V差分、+2.5V 共模输出转换为 3.3V 峰值伪差分输出，共模电压为 1.65V。当 R1 = R4 且 R2 = R3 时，传递函数由以下公式设定
信号必须从 ±4V 转换为 3.3V，这意味着信号必须降低 3.3V/±4V = 3.3V/8V 倍。用先前计算出的 1.65V值代替 V CM 并将 R2 和 R3 设置为易于使用的 10kΩ，得到以下公式
TLV9002 的通道 2 用于监控 ISO224 的失效防护输出特性。只要高侧电源 VDD1 丢失，无论 V IN 引脚上的输入信号如何，ISO224 失效防护输出特性都将激活。TLV9002 通道 2 输出 VCOMP 被馈送到系统控制器上的 GPIO 端口，并在失效防护输出特性激活时变为高电平。
- 可在 140ksps 实现趋稳的 R1filt、R2filt 和 Cfilt，1.1kΩ 和 330pF 的最终值可确保趋稳至远低于最低有效位 (LSB) ½ 的位置，具体可参考SAR ADC驱动设计注意事项_sar型adc时间常数-CSDN博客
5 电路仿真
时域仿真：
频域仿真：
噪声仿真：
