儀表運(yùn)放AD620使用總結(jié)

1、.在一般信號(hào)放大的應(yīng)用中通常只要透過差動(dòng)放大電路即可滿足需求， 然而基本的差動(dòng)放大電路精密度較差， 且差動(dòng)放大電路變更放大增益時(shí)， 必須滿足兩個(gè)電阻，影響整個(gè)訊號(hào)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(diǎn)。1. AD620 儀表放大器簡(jiǎn)介圖 1 儀表放大電路是由三個(gè)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(guān)系式如式（ 1）所示，注意避免每個(gè)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(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(gè)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(duì)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 RG。.圖 2 AD620 儀表放大器的引腳圖（ 2）即（3）AD620 的基本特點(diǎn)為精度高、使用簡(jiǎn)單、低噪聲，增益范圍 11000，只需一個(gè)

3、電阻即可設(shè)定，電源供電范圍 2.3V18V，而且耗電量低，可用電池驅(qū)動(dòng)，方便應(yīng)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(jì)算出放大2 倍所需要的電阻為49.4 KAD620 非常適合壓力測(cè)量方面的應(yīng)用，如血壓測(cè)量、一般壓力測(cè)量器的電橋電路的信號(hào)放大等。 AD620 也可以作為 ECG 測(cè)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(dòng)；也因此 AD620 可以應(yīng)用在許多可攜式的醫(yī)療器材中。AD620 的 5 腳

4、標(biāo)明 VREF ，這是為了使遠(yuǎn)距傳輸信號(hào)時(shí)消除地電位的不平衡而設(shè)定的，輸出信號(hào)若為V ，則會(huì)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(hào)，也可以給VREF 加個(gè)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(diǎn)。 +5v 和 -5V 供電時(shí)，線性度只在 -3.6V+3.6V 間。提高供電電壓，可以擴(kuò)寬線性區(qū)。2）共模輸入對(duì)輸出為負(fù)這

5、一區(qū)域的放大倍數(shù)線性度有較大影響。當(dāng)共模輸入為負(fù)的 1v 左右時(shí)，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(diǎn)要特別注意。一般在使用 AD620 時(shí)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(yùn)用 5 腳拉高或降低輸出時(shí)， 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(huì)因?yàn)?5 腳的改變來變化。例如 +5V 和-5V 供電， 5 腳接地時(shí)，輸出超過 3.6V 都為非線性段；當(dāng) 5 腳接 +1V 時(shí)，不要認(rèn)為此時(shí)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(diǎn)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(gè)可調(diào)節(jié)增益的放大電路， 后面接 16 位的 ADC ，所以對(duì)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(hào)。我測(cè)量的信號(hào)輸入為單端信號(hào)，我將 IN+ 接 “單端信號(hào)的信號(hào)端 ”，IN- 接 “傳感器 GND” ，輸出為單端電壓信號(hào)， 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(shè)計(jì)方案。 如何降低共模誤差？輸入就是兩根線， 一個(gè)是傳感器信號(hào)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(hào)會(huì)直接接到地上減弱，而 IN+ 上的共模干擾信號(hào)依然存在，則 AD620 輸出不能降低共模噪聲?？刹豢梢詫⑤斎敫】?，也就是將IN+ 接“單端信號(hào)的信號(hào)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(hào)為 IN+ 和 IN- 的差值，如同差分信號(hào)一樣可以降低共模干擾。但是兩個(gè)地電位不同，應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)問題，如何才能實(shí)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(shí) 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(jì)需要注意什么？如何才能提高信號(hào)精度，因?yàn)楹竺媸?6 位的 AD 。答：該問題實(shí)質(zhì)上是如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)單端信號(hào)與差分信號(hào)的轉(zhuǎn)換問題。 這個(gè)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(hào)會(huì)直接接到地上減弱，而 IN+ 上的共模干擾信號(hào)依然存在，則 AD620 輸出不能降低共模噪聲。 ”仔細(xì)分析這個(gè)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 AD

9、620 的 IN- 可以直接接地使用。因?yàn)閭鞲衅鬏敵鍪且粋€(gè)單端信號(hào)，本來就有一端是地，如此接法實(shí)質(zhì)上就是把傳感器和測(cè)量電路這兩個(gè)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- 不能接地使用?？梢钥紤]把傳感器的單端信號(hào)通過一個(gè)差分放大器轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)即可。因此，只要測(cè)量電路可以接收單端信號(hào)就可以了，接法不是問題的關(guān)鍵。4. 補(bǔ)充資料：儀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)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(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行精密的電壓放大，同時(shí)對(duì)共模干擾信號(hào)進(jìn)行抑制，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)定性等。本節(jié)介紹幾種由運(yùn)算放大器構(gòu)成的高共模抑制比儀表放大器.（一）同相串聯(lián)差動(dòng)放大器圖 4 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)基本匹配， 且在外接電阻元件對(duì)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(dòng)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(dòng)放大器圖 5 為同相并聯(lián)差動(dòng)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(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。.圖 5 同相并聯(lián)差動(dòng)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(yán)格匹配，因?yàn)?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(dòng)放大器圖 6 是電壓增益可線性調(diào)節(jié)的差動(dòng)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(dòng)放大器圖 6 中，由疊加原理可得因 V A =VB，整理上兩式，且當(dāng) R1=R2=R3=R4 時(shí)，輸出電壓電路閉環(huán)增益.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(dòng)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(duì)稱對(duì)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(shí)， 這些影響就必須考慮。 在檢測(cè)和控制系統(tǒng)中， 常用

13、屏蔽電纜來實(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(duì)地的寄生電容， 加上放大器本身的輸入電容。 如果差動(dòng)放大器兩個(gè)輸入端各自對(duì)地的電容不相等，就會(huì)使電路的共模抑制比變壞，測(cè)量精度下降。為了消除信號(hào)線與屏蔽層之間寄生電容的影響， 最簡(jiǎn)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(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， 從而消除了共模輸入信號(hào)在差動(dòng)放大器兩端形成的誤差電壓。如圖 7 所示。圖 7 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

14、模電壓，將連接點(diǎn)電位通過 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.當(dāng) R1=R2 時(shí)，可證明連接點(diǎn)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(yùn)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(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相同。 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