儀表運放AD620使用總結(jié)

1、在一般信號放大的應(yīng)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(fù)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)（1kQ10kQo）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(guān)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）VV廠2R31VV廠2R31(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(guān)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(fù)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(zhǔn)，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(guān)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Rgo1Rg1RhIN-Vs+INE=*OUTPU1-ViJLE.F7*2*圖2AD620儀表放大器的引腳圖(2).49.4KGG（3）AD620的基本特點為精度高、使用簡單、低噪聲，增益

3、范圍11000,只需一個電阻即可設(shè)定，電源供電范圍坐.3V±I8V，而且耗電量低，可用電池驅(qū)動，方便應(yīng)用于可攜式儀器中。2. AD620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3AD620電壓放大電路圖AD620的but=(V+-V-)*G+Vrcf杠由式（3）可以計算出放大2倍所需要的電阻為49.4KQAD620非常適合壓力測量方面的應(yīng)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(qū)動；也因此AD620可以應(yīng)用在許多可攜式

4、的醫(yī)療器材中。AD620的5腳標(biāo)明VREF,這是為了使遠(yuǎn)距傳輸信號時消除地電位的不平衡而設(shè)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。-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(fù)這一區(qū)域的放大倍數(shù)線性度有較

5、大影響。當(dāng)共模輸入為負(fù)的1v左右時，在+5v和-5v供電之下，負(fù)向輸出的線性度只能達(dá)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(dāng)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(dāng)5腳接+1V時，不要認(rèn)為此時輸出超過+4.6V（+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

6、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(guān)調(diào)節(jié)增益電阻達(dá)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？可能共模誤差大。有沒有更好的設(shè)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

7、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(yīng)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(shè)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ADo答：該問題實質(zhì)上是如何實現(xiàn)

8、一個單端信號與差分信號的轉(zhuǎn)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(xì)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?？梢园褑栴}分成兩種情況看一下：a）如果AD620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(dāng)然前提確認(rèn)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(guān)。b）如果AD620的IN

9、-不能接地使用?？梢钥紤]把傳感器的單端信號通過一個差分放大器轉(zhuǎn)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(guān)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(zhuǎn)換為電壓（或電流）信號，此電壓信號一般都較弱，最小的到0.1M，而且動態(tài)范圍較寬，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儀表放大器，主要作用是對傳感器信號進(jìn)行精密的電壓放大，同時對共模干擾信號進(jìn)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、

10、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(gòu)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R仁R4,R2=R3），電路可獲得很高的共模抑制比，此外還可以抵消失調(diào)及漂移誤差電壓的作用。R2旳R4R1"+AiRe民o-fUi2AiRe民o-fUi2RsUn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DDD坨並理從而求得差模閉環(huán)增益=1+（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

11、制比高等特點，在傳感器信號放大中得到廣泛應(yīng)用。圖5同相并聯(lián)差動放大器由圖5可知：診二聲+遲R-將I代入Voi,V02可得3為-芒尹風(fēng)=-字ff3為-芒尹風(fēng)=-字ff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Ad的大小。電路該電路要求A3的外接電阻嚴(yán)格匹配，因為A3放大的是Ai,A2輸出之差的失調(diào)電壓是由A3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。Uh°Uh°圖6增益線性可調(diào)差動放大器圖6中，由疊加原理可

12、得嶺=比比盡仏:圖6中，由疊加原理可得嶺=比比盡仏:尺十乩也尺不T石c因Va=Vb，整理上兩式，且當(dāng)R1=R2=R3=R4時，輸出電壓電路閉環(huán)增益JRjf可見，電路增益與RPw成線性關(guān)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(dāng)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(xí)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

13、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。+EcJLO_O+i圖7高共模抑制比差動放大器圖中兩只電阻Ro的連接點電位正好等于輸入共模電壓，將連接點電位通過A4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%譏(1令-軌當(dāng)Ri=R2時，可證明連接點電位陀諾©十)諾仇十嶺“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Ai、A2供電電源iEc的公共端，因此使其電源處于隨共模電壓而變的浮動狀態(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