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特征
计算真有效值；平均校正值；绝对值；提供200 mV满标度输入范围（具有输入标度的较大输入）；与3个半位数CMOS模数转换器（ADC）直接接口；高输入阻抗：1012Ω；低输入偏置电流：最大25pa；高精度：读数的±0.2 mV±0.3%；信号峰值因子高达5的RMS转换；宽电源范围：±2.5V至±6.5V；低功耗：25μA（典型）待机电流；不需要外饰来达到指定的精度；AD737输出为负输出；AD736是同一基本设备的正输出输出版本。
一般说明
AD737是一款低功耗、高精度、单片、真有效值直流转换器。它经过激光修整，在正弦波输入下提供最大误差为读数的±0.2 mV±0.3%。此外，它在测量宽范围的输入波形（包括可变占空比脉冲和triac（相位）控制正弦波）时保持高精度。AD737的低成本和较小的物理尺寸使其适合于在许多应用中提高非均方根精密整流器的性能。与这些电路相比，AD737以同等或更低的成本提供更高的精度。
AD737计算交流和直流输入电压的均方根值，并通过添加输入电容器进行交流耦合。在该模式下，尽管温度或电源电压发生变化，AD737仍解析100μV rms或更低的输入信号电平。对于峰值因子为1到3的输入波形，峰值因子相对于满标度输入电平为2.5%或更低时，保持高精度。
AD737没有输出缓冲放大器，因此大大减少了在输出端发生的直流偏移误差，使该器件与高输入阻抗ADC高度兼容。
AD737只需要160μA的电源电流，因此被优化用于便携式万用表和其他电池供电应用。在断电模式下，备用电源的输入电流通常为25μA。
AD737具有高（10Ω）和低阻抗输入选项。高Z场效应管输入连接高源阻抗输入衰减器，低阻抗（8 kΩ）输入接受高达0.9 V的均方根电压，同时在最小电源电压±2.5 V下工作。这两个输入可单端或差分使用。
AD737实现了1%的读取误差带宽，对于从20 mV rms到200 mV rms的输入振幅超过10 kHz，而仅消耗0.72 mW。
AD737有两个性能等级。AD737J和AD737K等级在0°C至70°C的商业温度范围内运行。AD737JR-5在±2.5 V直流电源电压下进行测试。AD737A级在工业温度范围-40°C至+85°C下工作。AD737有两种低成本、8导联封装：PDIP和SOIC U N。
产品亮点
1、计算信号的平均校正、绝对或真均方根值，与波形无关。
2、AD737只需要一个外部元件，即平均电容器，即可进行真有效值测量。
3、125μW的待机功耗使AD737适用于电池供电的应用。
典型性能特征
TA=25°C，±VS=±5 V（AD737J-5除外，其中±VS=±2.5 V），CAV=33μF，CC=10μF，F=1 kHz，正弦波输入施加到引脚2，除非另有规定。
操作理论
AD737有四个功能分区：输入放大器、全波整流器、均方根磁芯和偏压部分（见图23）。FET输入放大器允许在引脚2输入高阻抗缓冲输入或在引脚1输入低阻抗宽动态范围输入。高阻抗输入，其低输入偏置电流，是使用高阻抗输入衰减器的理想选择。输入信号可以是直流耦合或交流耦合到输入放大器。与其他rms转换器不同，AD737允许输入端的直接和间接交流耦合。交流耦合是通过在输入信号和针2（或针1）之间放置一个串联电容器来实现直接耦合，在针1和接地（同时驱动针2）之间放置一个串联电容器来实现间接耦合。
输入放大器的输出驱动全波精密整流器，进而驱动rms核心。它的核心是使用外部平均电容器CAV提供平方、平均和平方根的基本rms操作。如果没有CAV，校正后的输入信号将通过未经处理的核心，就像使用平均响应连接一样（见图25）。在平均响应模式下，平均值由一个RC后滤波器执行，该后滤波器由一个8 kΩ内部标度因数电阻器（连接在引脚6和引脚8之间）和一个外部平均电容器C组成。在均方根电路中，该附加滤波级降低了平均电容器未消除的任何输出纹波。
最后，偏差部分允许掉电功能。这将AD737的空闲电流从160微安降低到30微安。此功能通过将引脚3连接到引脚7（+VS）来选择。
交流测量类型
AD737通过作为平均响应转换器或作为真正的均方根直流转换器来测量交流信号。顾名思义，平均响应转换器通过对输入信号进行全波整流和低通滤波来计算ac（或ac和dc）电压或电流的平均绝对值；这近似于平均值。然后，通过增加（或减少）增益来缩放产生的输出（直流平均电平）；该比例因子将直流平均读数转换为被测波形的rms等效值。例如，正弦波电压的平均绝对值是VPEAK的0.636倍；相应的rms值是VPEAK的0.707倍。因此，对于正弦波电压，要求的比例因数为1.11（0.707除以0.636）。
与测量平均值不同，真有效值测量是波形之间的通用语言，允许将所有类型的电压（或电流）波形的幅值相互比较并与直流进行比较。RMS是交流电压的功率或热值与直流电压的功率或热值的直接测量；1v RMS的交流信号在电阻器中产生的热量与1v直流信号相同。
从数学上讲，电压的均方根值定义为:
这包括平方信号，取平均值，然后求平方根。真有效值转换器是智能整流器；它们提供准确的有效值读数，而不管被测波形的类型。然而，当平均响应转换器的输入信号偏离其预先校准的波形时，它会显示出非常高的误差；误差的大小取决于被测波形的类型。例如，如果平均响应转换器被校准以测量正弦波电压的均方波值，然后被用于测量对称方波或直流电压，则转换器的计算误差比真实均方波值高11%（读数）（见表5）。AD737的传输函数是:
直流误差、输出纹波和平均误差
图24显示了AD737在正弦波输入电压作用下的典型输出波形。与现实世界中的所有设备一样，理想的V=V输出永远不会完全实现；相反，输出包含dc和ac误差分量。
如图所示，直流误差是输出信号的平均值（通过外部滤波消除输出中的所有波纹）与理想直流输出之间的差。因此，直流误差分量仅由所使用的平均电容的值来设置，不需要过滤波（使用非常大的过滤波电容，CF）就可以使输出电压等于其理想值。使用足够大的CF可以很容易地消除交流误差分量，即输出纹波。
在大多数情况下，为CAV和CF电容器选择合适的值时，必须考虑直流和交流误差分量的组合大小。这种组合误差表示测量的最大不确定度，称为平均误差，等于输出纹波的峰值加上直流误差。随着输入频率的增加，两个误差分量都迅速减小。如果输入频率加倍，则直流误差和纹波分别减小到其原始值的四分之一和二分之一，并迅速变得微不足道。
交流测量精度和峰值因数
在确定交流测量的精度时，通常忽略输入波形的峰值因子。峰值因子定义为峰值信号振幅与均方根振幅之比（峰值因子=V/V均方根）。许多常见的波形，如正弦波和三角波，具有相对较低的峰值因子（≥2）。其他波形，如低占空比脉冲串和可控硅波形，具有较高的峰值因数。这些类型的波形需要一个长的平均时间常数来平均脉冲之间的长时间周期。图10显示了不同CAV值下AD737的附加误差与峰值因子的关系。
计算沉降时间
图18可以用来近似地估计当AD737的输入电平振幅减小时，它所需的时间。rms变换器需要的净沉降时间是从图中提取的两次之间的差：初始时间减去最终沉降时间。例如，考虑以下条件：33μF平均电容器、100 mV的初始rms输入电平和1 mV的最终（减小）输入电平。根据图18，初始稳定时间（100 mV线与33μF线相交）约为80 ms。对应于1 mV的新输入或最终输入电平的稳定时间约为8 s。因此，电路稳定到新值的净时间为8秒减去80毫秒，即7.92秒。
注意，由于电容器/二极管组合衰减特性的固有平滑性，这是最终值的总稳定时间（而不是最终值的1%、0.1%等的稳定时间）。此外，此图提供了最坏情况下的解决时间，因为随着输入电平的增加，AD737的解决速度非常快。
应用程序信息
RMS测量——选择CAV的最佳值
由于外均化电容器CAV在均方根计算过程中保持整流输入信号，其数值直接影响均方根测量的精度，特别是在低频时。此外，由于平均电容器通过均方根磁芯中的二极管连接，平均时间常数（τAV）随着输入信号的减小呈指数增加。因此，减小输入信号可以减小由于非理想平均而产生的误差，但增加了接近减小的均方根计算直流值的稳定时间。因此，减小输入值允许电路在增加测量之间的等待时间的同时更好地执行（由于增加了平均值）。在选择CAV时，必须在计算精度和确定时间之间做出权衡。
通过平均响应连接的快速解决时间
由于图25所示的平均响应连接不使用平均电容器，因此其稳定时间不随输入信号电平而变化；它仅由CF的RC时间常数和内部8 kΩ输出定标电阻器确定。
选择的平均值或有效值转换
对于某些应用，希望能够在rms值到dc转换和平均值到dc转换之间进行选择。如果CAV从均方根磁芯断开，AD737全波整流器是一个高精度的绝对值电路。一种CMOS开关，其栅极由逻辑电平控制，在平均值和均方根值之间进行选择。
电容器实用值的选择
表6提供了CAV和CF在几种常见应用中的实用价值。
输入耦合电容器CC与8 kΩ内部输入定标电阻器一起，确定−3 dB低频衰减。这个频率，FL，等于:
注意，在FL，振幅误差约为读数的-30%（-3dB）。要将此误差降低到读数的0.5%，请选择CC值，该值将FL设置为要测量的最低频率的十分之一。
此外，如果输入电压具有超过100 mV的直流偏移，则除电容器CC外，还需要在引脚2处的交流耦合网络。
缩放输入和输出电压
AD737是一种非常灵活的设备。通过最小的外部电路，它可以由单极性或双极性电源供电，并且输入和输出电压可以独立扩展以适应非匹配输入/输出设备。本节介绍一些这样的应用程序。
扩展或缩放输入范围
对于低电源电压应用，只需在内部8 kΩ输入电阻器的引脚1上施加输入电压，即可延长设备的最大峰值电压。AD737输入电路准差分工作，引脚2有高阻抗FET输入（非转换），引脚1有低阻抗输入（反转，见图25）。内部的8 kΩ电阻表现为电压-电流转换器，连接到输入放大器周围反馈回路的求和节点。由于反馈回路作用于伺服求和节点电压以匹配引脚2处的电压，因此最大峰值输入电压增加，直到内部电路耗尽净空，对于对称的双电源，这大约是两倍。
电池操作
电池操作的所有电平移位由3个半数字转换器提供，如图27所示。或者，外部运算放大器通过调节非零共模电压并提供输出缩放和零偏移来增加灵活性。当使用外部运算放大器时，输出极性为正向。
图28显示了在单一电源应用中使用的运算放大器。注意，组合输入电阻值（R1+R2+8 kΩ）与R5反馈电阻值匹配。在这种情况下，输出直流电压的大小和交流输入的有效值相等。R3和R4提供电流以将输出偏移到0 V。
调整输出电压
输出电压可以标度为输入均方根电压。例如，假设使用平均响应电路（全波整流器）将AD737改装为现有应用。电源为12V，输入电压为10V ac，期望输出为6V dc。
为了方便起见，使用图28所示的相同组合输入电阻。将rms输入电流计算为:
接下来，使用等式2中的IOUTMAG值，使用
选择最接近的值标准1%电阻，47.5 kΩ。
因为电源是12V，所以R7/R8分压器为6 V，组合电阻值（R3+R4）等于反馈电阻，或47.5 kΩ。
R2用于校准传递函数（增益），R4在没有输入电压的情况下将输出电压设置为零。按以下步骤进行校准：
1、在没有交流输入的情况下，将R4调整为0 V。
2、对输入应用已知输入。
3、调整R2微调器，直到输入和输出匹配。
为任何单一电源应用选择的运放必须是轨对轨类型，例如AD8541，如图28所示。对于更高的电压，可以使用更高的电压部分，例如OP196。当校准到0 V时，必须考虑运算放大器的规定地上电压。视情况稍微调高R4。
附加信息
有关rms到dc转换的更多信息，请参阅AN-268应用说明或下载《模拟设备公司rms到dc转换应用指南》。
AD737评估委员会
AD737-EVALZ评估板可用于实验或熟悉均方根到直流转换器。图32是电路板的照片；图34至图37显示了信号和电源平面的铜图案。该电路板设计用于多用途应用，也可用于AD736。虽然未随板提供，但Enplas公司提供了一个可接受8引线表面安装包的可选插座。
如应用信息部分所述，AD737可以以多种方式连接。出厂时，该板配置为双电源，连接高阻抗输入，并禁用掉电功能。跳线用于将输入端连接到低阻抗输入端（引脚1），并用于将直流连接到任一输入端。带有活动跳线的示意图如图38所示。黑色的跳线位置是默认连接；虚线轮廓跳线是可选连接。该板在装运前进行测试，只需要电源连接和精密仪表进行测量。
外形尺寸
[一]、当输入信号从零开始增加时，在规定的rms输入电平上指定稳定时间。对于振幅减小的输入信号，稳定时间更大。
[二]、Z=符合RoHS的零件。
