2022年ad620用法介紹以及典型電路連接要點(diǎn)

1、- . 單片外表放大器為了滿意對(duì)更簡(jiǎn)潔應(yīng)用的外表放大器的需求,ADI 公司研發(fā)出單片 IC 外表放大器； 這些 IC 包含 對(duì)如前所述的三運(yùn)放和雙運(yùn)放外表放大器電路的改良,同時(shí)供應(yīng)激光微調(diào)的電阻器和其它有益於 單片 IC 的技術(shù)；由於有源器件和無(wú)源器件現(xiàn)在都在同一顆管芯,所以它們能夠精細(xì)匹配這 保證了器件供應(yīng)高 CMR ；另外,這些器件在整個(gè)溫度圍保持匹配,從而保證了在寬溫度圍優(yōu)良 的性能；IC 技術(shù)例如,激光晶圓微調(diào)能夠使單片集成電路調(diào)整到極高精度并且供應(yīng)低本錢(qián)、高量產(chǎn)；單片外表放大器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們可以采納尺寸微小、本錢(qián)極低的 SOIC 或 MSOP 封裝, 適合 用於高量產(chǎn)；表 1 供

2、應(yīng)一個(gè) ADI 公司外表放大器性能快速一覽表；圖 1. AD8221 原理圖一、采納外表放大器仍是差分放大器盡管外表放大器和差分放大器有很多共性,器；但設(shè)計(jì)過(guò)程的第一步應(yīng)當(dāng)是挑選使用何種類(lèi)型的放大差分放大器本質(zhì)上是一個(gè)運(yùn)放減法器,通常使用大阻值輸入電阻器；電阻器通過(guò)限制放大器的輸入電流供應(yīng)愛(ài)護(hù)；它們?nèi)詫⑤斎牍材ｋ妷汉筒罘蛛妷簻p小到可被部減法放大器處理的圍；總之,差分放大器應(yīng)當(dāng)用於共模電壓或瞬態(tài)電壓可能會(huì)超過(guò)電源電壓的應(yīng)用中；與差分放大器相比,外表放大器通常是帶有兩個(gè)輸入緩沖放大器的運(yùn)放減法器；當(dāng)總輸入共模電壓加上輸入差分電壓包括瞬態(tài)電壓小於電源電壓時(shí),應(yīng)當(dāng)使用外表放大器；在最高精度、最高信噪比

3、 SNR和最低輸入偏置電流二、單片外表放大器部描述1、高性能外表放大器IB是至關(guān)重要的應(yīng)用中,也需要使用外表放大器；- -.可修編 - . - . ADI 公司於 1971 年推出了第一款高性能單片外表放大器 AD520 ,2003 年推出 AD8221 ；這款儀 表放大器采納超小型 MSOP 封裝并且在高於其它同類(lèi)外表放大器的帶寬供應(yīng)增加的 CMR；它仍 比工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) AD620 系列外表放大器有很多關(guān)鍵的性能提高；圖 2. AD8221 的引腳排列AD8221 是一種基於傳統(tǒng)的三運(yùn)放構(gòu)造的單片外表放大器見(jiàn)圖 1；輸入三極管 Q1 和 Q2 在恒 定的電流條件下被偏置以便任何差分輸入信號(hào)都使

4、A1 和 A2 的輸出電壓相等；施加到輸入端的 信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)通過(guò) RG、R1 和 R2 的電流以便 A1 和 A2 的輸出供應(yīng)正確的電壓；從電路構(gòu)造上,Q1、A1、R1 和 Q2、A2、 R2 可視為精細(xì)電流反應(yīng)放大器；放大的差分信號(hào)和共模信號(hào)施加到差 分放大器 A3,它抑制共模電壓,但會(huì)處理差分電壓；差分放大器具有低輸出失調(diào)電壓和低輸出 失調(diào)電壓漂移；經(jīng)過(guò)激光微調(diào)的電阻器答應(yīng)高精細(xì)外表放大器具有增益誤差典型值小於 20ppm 并且 CMR 超過(guò) 90dBG=1 ；圖 3. AD8221 的 CMR 與頻率的關(guān)系- -.可修編 - . - . 圖 4. AD8221 的閉環(huán)增益與頻率的關(guān)系圖

5、5. AD620 原理圖- -.可修編 - . - . 圖 6. AD620 的閉環(huán)增益與頻率的關(guān)系A(chǔ)D8221 使用超 輸入三極管和一個(gè) IB 補(bǔ)償電路,它可供應(yīng)極高的輸入阻抗,低 IB,低失調(diào)電流 IOS ,低 IB 漂移,低輸入 IB 噪聲,以及 8nV/ Hz 1/2 極低電壓噪聲；AD8221 的增益公式為AD8221 采納細(xì)心設(shè)計(jì)以保證用戶能夠使用一蘋(píng)外部的標(biāo)準(zhǔn)阻值的電阻器很簡(jiǎn)潔和精確地設(shè)置增益；由於 AD8221 的輸入放大器采納電流反應(yīng)構(gòu)造,所以它的增益帶寬乘積可以隨增益提高,從而構(gòu)成一個(gè)在提高增益時(shí)沒(méi)有電壓反應(yīng)構(gòu)造的帶寬降低的系統(tǒng)；為了甚至在低輸入信號(hào)幅度條件下也能保持精細(xì)度

6、,對(duì) AD8221 的設(shè)計(jì)和布線采納了特殊細(xì)心的考慮,因而能使外表放大器的性能滿意甚至要求最嚴(yán)格的應(yīng)用見(jiàn)圖 3 和圖 4；AD8221 采納特殊的引腳排列使其到達(dá)無(wú)與倫比的 CMR 技術(shù)指標(biāo),在 10kHzG = 1 條件下為80dB,在 1kHzG = 1000 條件下為 110dB；平穩(wěn)的引腳排列,如圖 2 所示, 削減了過(guò)去對(duì) CMR性能有不利影響的寄生效應(yīng)；另外,新的引腳排列簡(jiǎn)化了 PCB 布線,由于相關(guān)的印制線都分組靠近在一起；例如,增益設(shè)置電阻器引腳與輸入引腳相鄰,并且參考腳靠近輸出引腳；多年來(lái), AD620 已經(jīng)成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高性能、低本錢(qián)的外表放大器；AD620 是一種完整的單

7、片外表放大器, 供應(yīng) 8 引腳 DIP 和 SOIC 兩種封裝； 用戶使用一蘋(píng)外部電阻器可以設(shè)置從 1 到 1,000任何要求的增益；依據(jù)設(shè)計(jì)要求,增益 10 和 100 需要的電阻值是標(biāo)準(zhǔn)的 1%金屬膜電阻值；- -.可修編 - . - . AD620 見(jiàn)圖 5是傳統(tǒng) AD524 外表放大器的其次代產(chǎn)品并且包含一個(gè)改良的傳統(tǒng)三運(yùn)放電路；經(jīng)過(guò)激光微調(diào)的片薄膜電阻器 R1 和 R2,答應(yīng)用戶僅使用一蘋(píng)外部電阻器便可將增益精確設(shè)置到100,最大誤差在0.3% 之；單片構(gòu)造和激光晶圓微調(diào)答應(yīng)電路元器件的精細(xì)匹配和跟蹤；圖 7. AD620 的 CMR 與頻率的關(guān)系圖 8. AD620 的增益非線性G

8、=100, RL=10k , 垂直刻度 : 100 V=10ppm, 水平刻度2V/div - -.可修編 - . - 圖 9. AD620 的小信號(hào)脈沖響應(yīng)G=10 , RL=2k ,CL=100pF . 圖 10. AD621 原理圖由 Q1 和 Q2 構(gòu)成的前置放大器級(jí)供應(yīng)附加的增益前端；通過(guò) Q1-A1-R1 環(huán)路和 Q2-A2-R2 環(huán)路反應(yīng)使通過(guò)輸入器件 Q1 和 Q2 的集電極電流保持恒定,由此使輸入電壓加在外部增益設(shè)置電阻器RG 的兩端；這就產(chǎn)生一個(gè)從輸入到 A1/A2 輸出的差分增益 G ,G= R1R2/RG 1；單元增益減法器 A3 排除了任何共模信號(hào),并產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)於

9、REF 引腳電位的單端輸出；RG 的值仍打算前置放大器級(jí)的跨導(dǎo)；為了供應(yīng)增益而減小 RG 時(shí),前置放大器級(jí)的跨導(dǎo)逐步增加到相應(yīng)輸入三極管的跨導(dǎo)；這有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)；第一, 隨著設(shè)置增益增加,開(kāi)環(huán)增益也隨著增- -.可修編 - . - . 加,從而降低了增益相對(duì)誤差；其次,由C1、C2 和前置放大器跨導(dǎo)打算的增益帶寬乘積隨著設(shè)置的增益一起增加,因而優(yōu)化了放大器的頻率響應(yīng)；圖 6 示出 AD620 的閉環(huán)增益與頻率的關(guān)系；AD620 仍在寬頻率圍具有優(yōu)良的CMR,如圖 7 所示；圖8 和圖 9 分別示出AD620 的增益非線性和小信號(hào)脈沖響應(yīng)；第三,輸入電壓噪聲削減到 9nVHz1/2 ,主要由輸入

10、器件的集電極電流和基極電阻打算的；部增益電阻器 R1 和 R2 的阻值已經(jīng)調(diào)整到 24.7k ,從而答應(yīng)只利用一蘋(píng)外部電阻器便可精確地設(shè)置增益；增益公式為這,電阻器RG 以 k 為單位；挑選 24.7k 阻值是以便於可使用標(biāo)準(zhǔn)1%電阻器設(shè)置最常用的增益；AD621 與 AD620 類(lèi)似,只是設(shè)置 10 和 100 倍增益的增益電阻器已經(jīng)集成在芯片無(wú)需使用外部電阻器；挑選 100 倍增益只需要一個(gè)外部跨接線在引腳 1 和 8 之間；對(duì)於 10 倍增益,斷開(kāi)引腳 1 和引腳 8；它在規(guī)定溫度圍供應(yīng)優(yōu)良的增益穩(wěn)固性,由于片增益電阻跟蹤反應(yīng)電阻的溫度系數(shù) TC；圖 10 是 AD621 的原理圖； A

11、D621 具有 0.15%最大總增益誤差和5ppm/ 增益漂移,它比 AD620 的片精度高出很多；圖 11. AD621 的 CMR 與頻率的關(guān)系- -.可修編 - . - . 圖 12. AD621 的閉環(huán)增益與頻率的關(guān)系A(chǔ)D621 也可使用一蘋(píng)外部增益電阻設(shè)置在 10 和 100 之間的增益,但增益誤差和增益溫度漂移會(huì)變壞；使用外部電阻器設(shè)置增益公式為G= R1R2/RG+1 圖 11 和圖 12 分別示出 AD621 的 CMR 與頻率的關(guān)系以及閉環(huán)增益與頻率的關(guān)系；圖 13 和圖 14分別示出 AD621 的增益非線性和小信號(hào)脈沖響應(yīng)；圖 13. AD621 的增益非線性 G=10,

12、 RL=10k ,垂直刻度100 V/div=100ppm/div,水平刻度2V/div - -.可修編 - . - . 圖 14. AD621 的小信號(hào)脈沖響應(yīng)圖 15. AD8225 原理圖2、固定增益外表放大器G=10 , RL=2k ,CL=100pF AD8225 是一種增益為 5 的精細(xì)單片外表放大器；圖 15 示出它是一個(gè)三運(yùn)放外表放大器；單位增益輸入緩沖器由超 NPN三極管 Q1 和 Q2 以及運(yùn)放 A1 和 A2 組成；這些三極管被補(bǔ)償以使它們的輸入偏置電流極低,典型值為 100pA 或更低；因此,電流噪聲也很低,僅 50fA/ Hz 1/2 ；輸入緩沖器驅(qū)動(dòng)一蘋(píng)增益為 5

13、的差分放大器；由于 3k 和 15k 電阻是比率匹配的,所以增益穩(wěn)定性在額定溫度圍優(yōu)於 5ppm/ ；與通常的可變?cè)鲆嫱獗矸糯笃鞯膯挝辉鲆嫜a(bǔ)償相比,AD8225 具有寬增益帶寬乘積,由於它被補(bǔ)償?shù)?5 倍固定增益； AD8225 創(chuàng)新的引腳排列也提高了高頻性能；由於引腳 1 和 8 未用,所以引腳 1 可連接到引腳 4；由於引腳 4 也是 AC 接地,所以平穩(wěn)了引腳 2 和 3 上的寄生電容；- -.可修編 - . - . 3、低本錢(qián)外表放大器AD622 是 AD620 的低本錢(qián)版本 見(jiàn)圖 5；AD622 采納改良的生產(chǎn)方法以便以較低本錢(qián)供應(yīng) AD620的大多數(shù)性能；圖 18、圖 19 和圖

14、20 分別示出 AD622 的 CMR 與頻率的關(guān)系,增益非線性以及閉環(huán)增益與頻率的關(guān)系；圖 16. AD8225 的 CMR 與頻率的關(guān)系圖 17. AD8225 的增益非線性- -.可修編 - . - 圖 18. AD622 的 CMR 與頻率的關(guān)系RTI , 01k 源阻抗不平穩(wěn) . 圖 19. AD622 的增益非線性G=1 , RL=10k ；垂直刻度2 V=2ppm圖 20. AD622 的閉環(huán)增益與頻率的關(guān)系- -.可修編 - . - . 圖 21. AD623 原理圖4、單電源外表放大器單電源外表放大器有一些特殊的設(shè)計(jì)問(wèn)題需要解決；輸入級(jí)必需能夠放大處?kù)督拥仉娢换蛱貏e接近接地電

15、位的信號(hào), 并且輸出級(jí)擺幅要能夠接近地電位或電源電壓,即高於地電位或低於電源電壓幾個(gè)毫伏mV ；低電源電流也很重要；并且,當(dāng)外表放大器工作在低電源電壓時(shí),它需要有足夠的增益帶寬乘積、低失調(diào)電壓漂移和優(yōu)良的 CMR 與增益以及 CMR 與頻率的關(guān)系；AD623 是一種在三運(yùn)放外表放大器電路根底上經(jīng)過(guò)改良的外表放大器以保證單電源或雙電源工作,甚至能工作在共模電壓或者低於負(fù)電源電壓或單電源工作時(shí),低於接地電位；其它特點(diǎn)包括 R-R 輸出電壓擺幅,低電源電流,超小型封裝,低輸入和輸出失調(diào)電壓, V 級(jí) DC 失調(diào)電壓漂移,高 CMR ,以及僅用一蘋(píng)外部電阻器設(shè)置增益；如圖 21 所示,輸入信號(hào)施加到

16、PNP 三極管作為電壓緩沖器和 DC 電平移位器； 在每個(gè)放大器 A1和 A2反應(yīng)路徑中采納一蘋(píng)精度調(diào)整到為這 RG 以 k 為單位；0.1%以的 50k 電阻器保證精確的增益設(shè)置；差分輸出使用輸出差分放大器,將差分電壓轉(zhuǎn)換為單端電壓,也抑制了輸入放大器輸出端上的任何共模信號(hào)；由於上述全部放大器的擺幅都能到達(dá)電源電壓的任一端,下,因而進(jìn)一步提高了 AD623 的擺幅圍；應(yīng)當(dāng)留意,不像雙電源輸入電流補(bǔ)償?shù)耐獗矸糯笃骼?并且它們的共模圍擴(kuò)展到負(fù)電源電壓以AD620 , Q1 和 Q2 的基極電流直接流出輸入端；由於這兩個(gè)輸入端即Q1 和 Q2 的基極可工作在接地電位即,0V 或更精確- -.可修

17、編 - . - . AD623 的的說(shuō),低於接地電位200mV ,所以為AD623 供應(yīng)輸入電流補(bǔ)償是不行能的；但是,輸入偏置電流仍特別小最大值僅25nA；圖 22. AD623 的閉環(huán)增益與頻率的關(guān)系圖 23. AD623 的 CMR 與頻率的關(guān)系 VS= 5V- -.可修編 - . - 圖 24. AD623 的增益非線性G=-10,50ppm/div . 圖 25. AD623 的小信號(hào)脈沖響應(yīng) G=10 , RL=10k ,CL=100pF - -.可修編 - . - . 圖 26. AD627 原理圖圖 27. AD627 的 CMR 與頻率的關(guān)系圖 28. AD627 的閉環(huán)增益與

18、頻率的關(guān)系- -.可修編 - . - 圖 29 . AD627 的增益非線性VS= 2.5V ,G=5 , 4ppm/ 垂直分格 . 圖 30. AD627 圖的小信號(hào)脈沖響應(yīng)VS= 5V,G=+10,RL=20K ,CL=50pF,20 s/ 水平分格 ,20mV/垂直分格 引腳 6 上的輸出電壓是相對(duì)引腳 5 上的參考端電位測(cè)量的；參考端引腳的阻抗是 100k ；部 ESD箝位二極管答應(yīng) AD623 的輸入端、 參考端、輸出端和增益端平安地耐受高於或低於電源電壓 0.3V 的過(guò)壓；對(duì)於全部增益,并且在開(kāi)機(jī)或關(guān)機(jī)時(shí)都是這樣；對(duì)於後一種情形特殊重要,由于信號(hào)源和外表放大器可能是分開(kāi)供電的；假如

19、預(yù)期過(guò)壓超過(guò)這個(gè)值,使用外部限流電阻器,應(yīng)當(dāng)限制流過(guò)這些二極管的電流到 10mA ；這些電阻器的阻值由外表放大器的噪聲幅度、電源電壓以及所需要的過(guò)壓愛(ài)護(hù)確定；當(dāng) AD623 的增益增加時(shí), 會(huì)減小它的帶寬,由于 A1 和 A2 是電壓反應(yīng)運(yùn)算放大器；但是, AD623甚至在較高增益下,它仍有足夠的帶寬適合很多應(yīng)用；AD623 的增益是通過(guò)引腳 1 和 8 之間的 RG 電阻器或由更精確的其它方法構(gòu)成的阻抗進(jìn)展設(shè)置的；圖 22 示出 AD623 的增益與頻率的關(guān)系；微調(diào)以到達(dá)精確增益；AD623 使用 0.1%1% 答應(yīng)誤差的電阻器經(jīng)過(guò)激光- -.可修編 - . - RG 值；留意,對(duì)於. 表

20、2 示出對(duì)應(yīng)各種增益所需要的G=1 ,RG 兩端不連接；對(duì)於任何任意的增益, RG 可使用以下公式運(yùn)算RG=100 k / G-1圖 23 示出 AD623 的 CMR 與頻率的關(guān)系；留意在增益增加到 100 時(shí)仍具有很高的 CMR,并且當(dāng)頻率高達(dá) 200Hz 時(shí),在很寬的頻率圍 CMR 仍舊很高； 這保證了電源共模信號(hào)以及它們的諧波的衰減；圖 24 示出 AD623 的增益非線性；圖 25 示出 AD623 的小信號(hào)脈沖響應(yīng)；5、低功耗、單電源外表放大器AD627 是一種單電源、微功耗外表放大器,它僅使用一蘋(píng)外部電阻器可將增益配置在 5 和 1,000之間； 它采納 3V30V 單電源供應(yīng)

21、R-R 輸出電壓擺幅；它在 3V 電源工作條件下具有僅 60 A典型值靜態(tài)電源電流,其總功耗小於 180 W；圖 26 是 AD627 的原理圖； AD627 是使用兩個(gè)反應(yīng)環(huán)路構(gòu)成的真正外表放大器；它的通用特性類(lèi)似於那些傳統(tǒng)的雙運(yùn)放外表放大器,并且可認(rèn)為是雙運(yùn)放外表放大器,但是其部細(xì)節(jié)有些不同；AD627 采納改良的電流反應(yīng)電路,與級(jí)前饋頻率補(bǔ)償電路耦合,因而在 DC 以上特殊是50Hz60Hz 電源頻率 的頻率條件下具有比其它低功耗外表放大器更好的共模抑制比CMRR；如圖 26 所示, A1 與 V1 和 R5 連接構(gòu)成一個(gè)完整的反應(yīng)環(huán)路,迫使流過(guò) Q1 集電極電流恒定；假設(shè)此時(shí)不連接增益

22、設(shè)置電阻器RG；電阻器 R2 和 R1 完成環(huán)路并且迫使 A1 的輸出電壓等於具有 1.25幾乎精確增益的反向端電壓；由 A2 構(gòu)成的幾乎一樣的反應(yīng)環(huán)路迫使一個(gè)電流流過(guò)Q2,它本質(zhì)上與流過(guò) Q1 的電流一樣,并且 A2 也供應(yīng)輸出電壓；當(dāng)兩個(gè)環(huán)路都平穩(wěn)時(shí),從同向端到 VOUT 的增益等於 5,而從 A1 的輸出到 VOUT 的增益等於 -4；A1 的反向端增益1.25乘以 A2 的增益 -4使反向端和同向端的增益相等；差模增益等於 1+R4/R3 ,標(biāo)稱值為 5,并且具有工廠調(diào)整過(guò)的 0.01%最終精度 AD627B 典型值 ；增加一蘋(píng)外部增益設(shè)置電阻器RG將增益提高R4+R1/RG ；AD6

23、27 的增益由以下公式給出從 R1 到 R4 的電阻器經(jīng)過(guò)激光微調(diào)以保證它們的阻值盡可能接近增益公式中的肯定值；這保證了在全部實(shí)際增益條件下器件具有低增益誤差和高 CMR ；圖 27 示出 AD627 的 CMR 與頻率的關(guān)系；圖 28 和圖 29 分別示出 AD627 的增益與頻率的關(guān)系以及增益非線性；AD627 仍具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)響應(yīng),如圖 30 所示；四、外表放大器各種非電量的測(cè)量,通常由傳感器把它轉(zhuǎn)換為電壓或電流 信號(hào), 此電壓信號(hào)一般都較弱,最小的到 0.1 V,而且動(dòng)態(tài)圍較寬,往往有很大的共模干擾電壓；因此,在傳感器后面大都需要接外表放大器,主要作用是對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)展精細(xì)的電壓放大,

24、同時(shí)對(duì)共模干擾信號(hào)進(jìn)展抑制,以提高信號(hào)的質(zhì)量；由于傳感器輸出阻抗一般很高,輸出電壓幅度很小,再加上工作環(huán)境惡劣,因此,儀器放大器與一般的通用放大器相比,有其特殊的要求,主要表現(xiàn)在高輸入阻抗,高共模抑制比、低失調(diào)與漂移、低噪聲、及高閉環(huán)增益穩(wěn)固性等；本節(jié)介紹幾種由運(yùn)算放大器構(gòu)成的高共模抑制比外表放大器一同相串聯(lián)差動(dòng)放大器- -.可修編 - . - . 圖 3-17 為一同相串聯(lián)差動(dòng)放大器；電路要求兩只運(yùn)算放大器性能參數(shù)根本匹配,且在外接電阻元件對(duì)稱情形下即R1=R 4,R2=R 3,電路可獲得很高的共模抑制比,此外仍可以抵消逝調(diào)及漂移誤差電壓的作用；Ui1R10R20Ui2R30-R4U0-00

25、R50+0R60+0A1A2圖 3-17 同相串聯(lián)差動(dòng)放大器 該電路的輸出電壓由疊加原理可得V 0=1R 2 V i1R 4 12R 4 V i2R 1R 3R 3 1R 4 V i1 1R 4R 3 V iR 3 1R 4 V i2V i1R 3從而求得差模閉環(huán)增益A dV i2A 0V i11R 4R 3二同相并聯(lián)差動(dòng)放大器圖 3-18 為同相并聯(lián)差動(dòng)放大器；該電路與圖3-17 電路一樣,仍具有輸入阻抗高、直流效益好、零點(diǎn)漂移小、共模抑制比高等特點(diǎn),在傳感器信號(hào)放大中得到廣泛應(yīng)用；Ui1+00IU01R3-R5U0-R1A3A1R700Ui20-00R4+R6R2U 02+ 0A2圖 3-

26、18 同相并聯(lián)差動(dòng)放大器由圖 3-18 可知：- -.可修編 - . V 01- IR 1. V i1V 02V i2IR 2IV i1V i2R 7將 I 代入 V 01,V 02可得V 01V i1V i1V i2R 1V i1 1R 1R 7.R 1V i211R 7R 7V 02V i2V i1V i2R 2V i2 1R 2R 2R 7V iR 7R7V 0R 5 V 02V 01 1R 1R 2R 5R 3V i2V iR 3R 7由此可得電路差模閉環(huán)增益R 1 R 2 R 5 Ad 1 R 7 R 3該電路假設(shè)用一可調(diào)電位器代替 R7,可以調(diào)整差模增益 A d 的大??；該電路要求

27、 A 3 的外接電阻嚴(yán)格匹配,由于 A 3 放大的是 A1,A2輸出之差；電路的失調(diào)電壓是由 A 3引起的,降低 A3 的增益可以減小輸出溫度漂移；三增益線性可調(diào)差動(dòng)放大器圖 3-19 是電壓增益可線性調(diào)劑的差動(dòng)放大器；可以通過(guò)調(diào)劑電位器RW 的線性刻度來(lái)直接讀取電壓增益,給使用帶來(lái)很大的便利；Ui1+ 000U01R1UA0R20U00-A3A1-00Ui20-00U02R3UB0+ 0A2R4R5RW0-U040+0A4圖 3-19 增益線性可調(diào)差動(dòng)放大器- -.可修編 - . - . 圖 3-19 中,由疊加原理可得VAR 1R 2R 2V 01R 1R 2R 2V i1R 3R 4R

28、4V i2R 3R 3R 4R 5V 0VBR 3R 4R 4V 02R 3R 3R 4V 04R W因 VA=V B,整理上兩式,且當(dāng)V 0R W V i2V i1R 5電路閉環(huán)增益A dR WR 5R1=R 2=R 3=R 4 時(shí),輸出電壓可見(jiàn),電路增益與RPW 成線性關(guān)系,轉(zhuǎn)變RW 大小不影響電路的共模抑制比四高共模抑制比差動(dòng)放大器前面爭(zhēng)論的電路中,沒(méi)有考慮寄生電容、輸入電容和輸入?yún)?shù)不對(duì)稱對(duì)抑制比的影響；當(dāng)要求提高溝通放大電路的共模抑制比時(shí),這些影響就必需考慮；在檢測(cè)和掌握系統(tǒng)中,常用屏蔽電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸,信號(hào)線與屏蔽層之間有不行忽視的電容存在；習(xí)慣上采用屏蔽層接地的方法,這樣

29、該電容就成為放大器輸入端對(duì)地的寄生電容,加上放大器本身的輸入電容； 假如差動(dòng)放大器兩個(gè)輸入端各自對(duì)地的電容不相等,壞,測(cè)量精度下降；就會(huì)使電路的共模抑制比變?yōu)榱伺懦盘?hào)線與屏蔽層之間寄生電容的影響,最簡(jiǎn)潔的方法是采納等電位屏蔽的措施,即不把電纜的屏蔽層接地,而是接到與輸入共模信號(hào)相等的某等電位點(diǎn)上,亦即使電纜芯線與屏蔽層之間處于等電位,從而排除了共模輸入信號(hào)在差動(dòng)放大器兩端形成的誤差電壓；如圖 3-20 所示；+E C- +EC.0+00A1.R1U01R3R5U 00-R 0-ECR7.-0A3.Uc00-000+0A40 +-ECA2R2R 0R4R6-.可修編 - . 0-00U 020

30、 +- . 圖 3-20 高共模抑制比差動(dòng)放大器圖中兩只電阻R0的連接點(diǎn)電位正好等于輸入共模電壓,將連接點(diǎn)電位通過(guò)A 4電壓跟隨器連到輸入信號(hào)電纜屏蔽層上,使屏蔽層電位也等于共模電壓；參照同相并聯(lián)差動(dòng)放大器的分析可知V 01V i1 1R 1R 1V i2R 7R 7V 02V2 1R 2R 2V i1R 7R 7當(dāng) R1=R 2時(shí),可證明連接點(diǎn)電位V C1 V01V021Vi 1Vi2因此22正好等于共模輸入電壓,也即是電纜屏蔽層的電位與共模輸入電纜芯線電位相等,不再因電纜電容的不平穩(wěn)而造成很大的誤差電壓；由圖 3-20 仍可見(jiàn), A 4的輸出端仍接到輸入運(yùn)放 A 1、A 2 供電電源 E C 的公共端,因此使 其電源處于隨共模電壓而變的浮動(dòng)狀態(tài),即使正負(fù)電源的漲落幅度與共模輸入電壓的大小完 全一樣；由于電源對(duì)共模電壓的跟蹤作用,會(huì)使共模電壓造成的影響大減弱；五集成儀器放大器 在差分放大電路中,電阻匹配問(wèn)題是影響共模抑制比的主要因素；假如用分立運(yùn)算放大 器來(lái)作測(cè)量電路, 難免有電阻的差異,因而造成共模抑制比的降低和增益的非線性；采納后 模工藝制作的集成儀器放大器解決了上述匹配問(wèn)題,此外集成芯片較分立放大器具有性能優(yōu) 異、體積小、構(gòu)造簡(jiǎn)潔、本錢(qián)低的優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛使用；一般集成儀器放大器具有