儀表運放AD620使用總結

1、.在一般信號放大的應用中通常只要透過差動放大電路即可滿足需求， 然而基本的差動放大電路精密度較差， 且差動放大電路變更放大增益時， 必須滿足兩個電阻，影響整個訊號放大精確度的變因就更加復雜。儀表放大電路則無上述的缺點。1. AD620 儀表放大器簡介圖 1 儀表放大電路是由三個放大器所共同組成， 其中的電阻 R 與 Rx 需在放大器的電阻適用范圍內(nèi) (1k 10k)。固定的電阻 R，我們可以調(diào)整 Rx 來調(diào)整放大的增益值，其關系式如式（ 1）所示，注意避免每個放大器的飽和現(xiàn)象（放大器最大輸出為其工作電壓 Vdc）（1）圖 1 儀表放大電路示意圖一般而言，上述儀表放大器都有包裝好的成品可以買到，

2、 只需外接一電阻 （即式中 RX），依照其特有的關系式去調(diào)整至所需的放大倍率即可。AD620 儀表放大器的引腳圖如圖 2 所示。其中 1、8 引腳要跨接一個電阻來調(diào)整放大倍率， 4、7 引腳需提供正負相等的工作電壓，由 2、3 引腳輸入的電壓即可從引腳 6 輸出放大后的電壓值。 引腳 5 是參考基準，如果接地則引腳 6 的輸出即為與地之間的相對電壓。 AD620 的放大增益關系式如式（ 2）、式（ 3）所示，通過以上二式可推算出各種增益所要使用的電阻值 RG。.圖 2 AD620 儀表放大器的引腳圖（ 2）即（3）AD620 的基本特點為精度高、使用簡單、低噪聲，增益范圍 11000，只需一個

3、電阻即可設定，電源供電范圍 2.3V18V，而且耗電量低，可用電池驅動，方便應用于可攜式儀器中。2AD620 儀表放大器基本放大電路圖 3 為 AD620 電壓放大電路圖，其中電阻 RG 需根據(jù)所要放大的倍率由式 （ 3-22）求得，圖 3 AD620 電壓放大電路圖.由式（ 3）可以計算出放大2 倍所需要的電阻為49.4 KAD620 非常適合壓力測量方面的應用，如血壓測量、一般壓力測量器的電橋電路的信號放大等。 AD620 也可以作為 ECG 測量使用由于 AD620 的耗電量低，電路中電源可用 3V 干電池驅動；也因此 AD620 可以應用在許多可攜式的醫(yī)療器材中。AD620 的 5 腳

4、標明 VREF ，這是為了使遠距傳輸信號時消除地電位的不平衡而設定的，輸出信號若為V ，則會跌加到 VREF 上，也就是輸出為Vout=V+Vref 。一般把 VERF 接地就可以了，或者你想抬高或拉低信號，也可以給VREF 加個電壓值。=AD620 的 Vout=（ V+ - V- ）*G + Vref2. 供電電壓等使用問題1）大家都知道，放大器的輸出電壓范圍取決于其供電電壓 .但是，在 AD620 的使用過程中，更值得注意的是它的放大倍數(shù)的線性度受電源電壓制約這一點。 +5v 和 -5V 供電時，線性度只在 -3.6V+3.6V 間。提高供電電壓，可以擴寬線性區(qū)。2）共模輸入對輸出為負這

5、一區(qū)域的放大倍數(shù)線性度有較大影響。當共模輸入為負的 1v 左右時，在+5v 和 -5v 供電之下，負向輸出的線性度只能達到 -2.4v 左右。這一點要特別注意。一般在使用 AD620 時都忽略共模問題，一味使用提高電源的方法來改善線性度是不行的。3）AD620 得 5 腳的作用只能上拉 /下拉輸出電壓。 5 腳作為參考端，一般情況下接地。當需要運用 5 腳拉高或降低輸出時， 可以接某一參考電壓。 但在這種情況下，要注意放大倍數(shù)的線性區(qū)不會因為 5 腳的改變來變化。例如 +5V 和-5V 供電， 5 腳接地時，輸出超過 3.6V 都為非線性段；當 5 腳接 +1V 時，不要認為此時輸出超過 +4

6、.6V（+3.6V+1V ）才線性，這是同樣是超過 3.6V 都為非線性段。還有一點提醒大家，市面上十幾塊錢的 AD620 都是次品，最好用好的 AD620 ，不然。3. 常見使用問題解答問：我最近想用 Ad620 作一個可調(diào)節(jié)增益的放大電路， 后面接 16 位的 ADC ，所以對放大電路的精度要求挺高。 使用模擬開關調(diào)節(jié)增益電阻達到增益倍數(shù)的改變。.問題是： Ad620 的輸入不為差分信號。我測量的信號輸入為單端信號，我將 IN+ 接 “單端信號的信號端 ”，IN- 接 “傳感器 GND” ，輸出為單端電壓信號， ref 輸出接地 (和傳感器 GND 連接 )。但是我不知道這樣接是不是不好？

7、可能共模誤差大。有沒有更好的設計方案。 如何降低共模誤差？輸入就是兩根線， 一個是傳感器信號線，另一根是傳感器地線。如果 IN- 接地，則 IN-上的共模干擾信號會直接接到地上減弱，而 IN+ 上的共模干擾信號依然存在，則 AD620 輸出不能降低共模噪聲?？刹豢梢詫⑤斎敫】眨簿褪菍N+ 接“單端信號的信號端 ”，IN- 接“傳感器 GND” ，但是 “傳感器 GND” 和 Ad620 供電的地相互隔離， ref 輸出接電源地。這樣輸出信號為 IN+ 和 IN- 的差值，如同差分信號一樣可以降低共模干擾。但是兩個地電位不同，應該會出現(xiàn)問題，如何才能實現(xiàn)如上的思路。如何保證 IN-接的地和真

8、正的電源地接近， 同時 IN-上的共模噪聲依然存在 (IN- 地和 ref 引腳接地之間 “隔離 ”)，這樣 AD620 的輸出可以最大限度的降低共模噪聲。這種設計需要注意什么？如何才能提高信號精度，因為后面是16 位的 AD 。答：該問題實質(zhì)上是如何實現(xiàn)一個單端信號與差分信號的轉換問題。 這個問題非常普遍。問題已經(jīng)清楚地表述了： “如 IN- 接地，則 IN- 上的共模干擾信號會直接接到地上減弱，而 IN+ 上的共模干擾信號依然存在，則 AD620 輸出不能降低共模噪聲。 ”仔細分析這個問題，發(fā)現(xiàn)我們只要搞清楚AD620 是否可以單端使用就可以了。可以把問題分成兩種情況看一下：a）如果 AD

9、620 的 IN- 可以直接接地使用。因為傳感器輸出是一個單端信號，本來就有一端是地，如此接法實質(zhì)上就是把傳感器和測量電路這兩個系統(tǒng)共地而已，不存在不能降低共模噪聲這樣的問題。當然前提確認是 IN- 引腳是否能夠直接接地就可以了，這是 AD620 自身的問題，與傳感器無關。b）如果 AD620 的 IN- 不能接地使用。可以考慮把傳感器的單端信號通過一個差分放大器轉換為差分信號即可。因此，只要測量電路可以接收單端信號就可以了，接法不是問題的關鍵。4. 補充資料：儀表放大器各種非電量的測量，通常由傳感器把它轉換為電壓（或電流）信號，此電壓信號一般都較弱，最小的到 0.1 V ，而且動態(tài)范圍較寬，

10、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儀表放大器， 主要作用是對傳感器信號進行精密的電壓放大，同時對共模干擾信號進行抑制，以提高信號的質(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)定性等。本節(jié)介紹幾種由運算放大器構成的高共模抑制比儀表放大器.（一）同相串聯(lián)差動放大器圖 4 為一同相串聯(lián)差動放大器。 電路要求兩只運算放大器性能參數(shù)基本匹配， 且在外接電阻元件對稱情況下（即 R1=R4，R2 =R3），電路可獲得很高的共模抑

11、制比，此外還可以抵消失調(diào)及漂移誤差電壓的作用。圖 4 同相串聯(lián)差動放大器該電路的輸出電壓由疊加原理可得從而求得差模閉環(huán)增益（二）同相并聯(lián)差動放大器圖 5 為同相并聯(lián)差動放大器。 該電路與圖 4 電路一樣，仍具有輸入阻抗高、 直流效益好、零點漂移小、共模抑制比高等特點， 在傳感器信號放大中得到廣泛應用。.圖 5 同相并聯(lián)差動放大器由圖 5 可知：將 I 代入 V 01，V 02 可得由此可得電路差模閉環(huán)增益該電路若用一可調(diào)電位器代替R7，可以調(diào)整差模增益A d 的大小。該電路要求 A 3 的外接電阻嚴格匹配，因為 A 3 放大的是 A 1，A 2 輸出之差。電路的失調(diào)電壓是由 A 3 引起的，降

12、低 A3 的增益可以減小輸出溫度漂移。.（三）增益線性可調(diào)差動放大器圖 6 是電壓增益可線性調(diào)節(jié)的差動放大器?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)電位器 RW 的線性刻度來直接讀取電壓增益，給使用帶來很大的方便。圖 6 增益線性可調(diào)差動放大器圖 6 中，由疊加原理可得因 V A =VB，整理上兩式，且當 R1=R2=R3=R4 時，輸出電壓電路閉環(huán)增益.可見，電路增益與RPW 成線性關系，改變RW 大小不影響電路的共模抑制比（四）高共模抑制比差動放大器前面討論的電路中， 沒有考慮寄生電容、 輸入電容和輸入?yún)?shù)不對稱對抑制比的影響。當要求提高交流放大電路的共模抑制比時， 這些影響就必須考慮。 在檢測和控制系統(tǒng)中， 常用

13、屏蔽電纜來實現(xiàn)長距離信號傳輸， 信號線與屏蔽層之間有不可忽略的電容存在。 習慣上采用屏蔽層接地的方法， 這樣該電容就成為放大器輸入端對地的寄生電容， 加上放大器本身的輸入電容。 如果差動放大器兩個輸入端各自對地的電容不相等，就會使電路的共模抑制比變壞，測量精度下降。為了消除信號線與屏蔽層之間寄生電容的影響， 最簡單的方法是采用等電位屏蔽的措施，即不把電纜的屏蔽層接地， 而是接到與輸入共模信號相等的某等電位點上，亦即使電纜芯線與屏蔽層之間處于等電位， 從而消除了共模輸入信號在差動放大器兩端形成的誤差電壓。如圖 7 所示。圖 7 高共模抑制比差動放大器圖中兩只電阻 R0 的連接點電位正好等于輸入共

14、模電壓，將連接點電位通過 A 4 電壓跟隨器連到輸入信號電纜屏蔽層上，使屏蔽層電位也等于共模電壓。參照同相并聯(lián)差動放大器的分析可知.當 R1=R2 時，可證明連接點電位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，因此不再因電纜電容的不平衡而造成很大的誤差電壓。由圖 7 還可見， A4 的輸出端還接到輸入運放A1、A2 供電電源 C 的公共端，因E此使其電源處于隨共模電壓而變的浮動狀態(tài)， 即使正負電源的漲落幅度與共模輸入電壓的大小完全相同。 由于電源對共模電壓的跟蹤作用， 會使共模電壓造成的影響大大地削弱。（五）集成儀器放大器在差分放大電路中， 電阻匹配問題是影響共模抑制比的主要