低電壓下實(shí)現(xiàn)抑制比的儀表放大器

1、沈陽(yáng)單片機(jī)開發(fā)網(wǎng)幫您精確掌握電子器件的使用細(xì)節(jié)可在低電壓下實(shí)現(xiàn)作者：Co抑制比的儀表放大器lattery現(xiàn)代的電池電壓為 33.6V，這就要求電路能在低壓下高效工作。本設(shè)計(jì)流耦合儀表放大器，具有很大的共模抑制比（CMRR）、很寬的直流輸入電壓一種交以及一階高通特性。這些特性大多是由高增益第一級(jí)設(shè)計(jì)提供的。電路采用普通參數(shù)值和普通的元件。圖 1a 示出簡(jiǎn)化的放大器電路。該電路的一般原理是電容器 C 和電阻器 R3 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行緩沖和交流耦合。第二級(jí)由兩個(gè)差動(dòng)放大器 AD 組成。每個(gè)差動(dòng)放大器放大差動(dòng)輸入信號(hào)的一半。求和運(yùn)算可以得到求 VOUT 的如下公式：在圖 1a中， VA、VB、VC和VD

2、是兩個(gè)差動(dòng)放大器的輸入電壓，AD是增益。時(shí)間常數(shù) 2R3C決定高通的截止頻率。圖 1b示出了詳細(xì)的電路。 輸入級(jí)由運(yùn)算放大器A1、A2、A3 和A4 組成。 A1 和A2 是主要的增益級(jí)。因?yàn)锳1 和A2 的反相輸入端和非反相輸入端的電位相同，所以A1和A2 的輸入電壓都供給電阻器R3。緩沖器A3 和A4 與電阻器R2 一起，可使R3 的電流放大1+R3/R2 倍，因?yàn)镽2 和R3 都連接到相等的電位。這種電路結(jié)構(gòu)是本設(shè)計(jì)的。電容器C上的電壓沒有交流分量，而A1 和A2 各放大差動(dòng)輸入交流信號(hào)的一半。C濾除出現(xiàn)在A3 和A4 輸出端的輸入直流分量。第二級(jí)是一個(gè)增益為 1 的、四個(gè)輸入加法器減法

3、器級(jí)。它能實(shí)現(xiàn)上述的公式，式中的AD等于 1+R1/(R2|R1) 。假定R3R2, AD=1+R1/R2。圖 1 電容器 C 對(duì)簡(jiǎn)化的放大器電路（a）進(jìn)行交流去耦；詳細(xì)的電路（b）采用幾個(gè)增益級(jí)和一個(gè)加法器減法器級(jí)。第二級(jí)的另一種可能的實(shí)現(xiàn)方法是采用兩個(gè)差動(dòng)通道 ADC，產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字化的 VOUT，供微處理器處理。如果使用一個(gè)5V 的電源，則就有可能利用一塊如 INA2134 來(lái)獲得 VOUT。你可以計(jì)算出共態(tài)抑制比的最小值：上的兩個(gè)差動(dòng)放大器，1沈陽(yáng)單片機(jī)開發(fā)網(wǎng)幫您精確掌握電子器件的使用細(xì)節(jié)式中 AD(1-4) 分別是放大器 A1 到 A4 的差動(dòng)增益，ACM(1-4) 分別是這四個(gè)放大器

4、的共模增益，AD5 是放大器 A5 的差動(dòng)增益，ACM5 則是 A5 的共模增益。是電路中電阻器 R4 的。一個(gè)非常重要的參數(shù)是運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電壓，對(duì)于 A3 和 A4 來(lái)說尤其是這樣。A1 和A2 的失調(diào)電壓不會(huì)引起差錯(cuò)，因?yàn)樗鼈冎辉黾虞斎胄盘?hào)的直流分量，而電容器 C 則將這些直流分量去掉。由運(yùn)算放大器失調(diào)電壓引起的最大輸出電壓誤差為：式中，V10MAX為相應(yīng)運(yùn)算放大器的最大失調(diào)電壓。在選擇運(yùn)算放大器時(shí)，你應(yīng)該注意以下兩點(diǎn)：A3、A4 和A5 應(yīng)為低失調(diào)電壓和抑制比（CMRR）的運(yùn)放，而A1 和A2 應(yīng)具有很高的開環(huán)增益、共模抑制比（CMRR）和增益帶寬乘積。圖 2 示出了一種實(shí)用的放

5、大器電路。電源是一塊 3V鋰電池。你可以選用幾種運(yùn)算放大器，如MCP607 系列或OPA2336 系列。由于輸入共模電壓范圍的緣故，你要把信號(hào)地電位調(diào)到電源電壓的三分之一。二極管D1 能防止電路閉鎖。R7-C4 網(wǎng)絡(luò)在輸入端濾除射頻噪音。 你可以根據(jù)下述的考慮推導(dǎo)R7-C4 網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)：如果R7C4=(R1|R2|R3)C2R2C2，則放大器傳遞函數(shù)中的高頻零就會(huì)消去：該電路具有以下的優(yōu)點(diǎn)：第一級(jí)確?？傇鲆?，從而在第二級(jí)不采用高精度電阻器的情況下也可提供抑制比（CMRR）；只要把確定低頻的 RC 網(wǎng)絡(luò)連接到兩個(gè)放大輸入信號(hào)的運(yùn)算放大器的反相輸入端，該電路就不需要另外的輸入緩沖器；該電路利用具有普通參數(shù)值和的無(wú)源元件就可提供標(biāo)準(zhǔn)的一階高通特性；采用 3V 電源，差動(dòng)輸入信號(hào)范圍可高達(dá) 2V；該電路消耗的電源電流和功