仪用放大器设计集锦.pdf

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1、®目录仪表放大器简介标准仪表放大器设计技术一览单片仪表放大器组成EL817x仪表放大器产品组介绍EL817x仪表放大器产品特性EL817x仪表放大器产品工作原理EL817x仪表放大器产品组功能特性仪表放大器的保护和保养应用电路器接口电路热电偶输入、A/D转换器输出热电偶输入，4mA至20mA输出电流RTD输入A/D转换器输出低电压、高侧电流传感复用低电压电流检测双向电流传感1CAUTION:Thesedevicesaresensitivetoelectrostaticdischarge;followprop

2、erICHandlingProcedures.1-888-INTERSILor1-888-468-3774

3、Intersil(anddesign)isaregisteredtrademarkofIntersilAmericasInc.Copyright©IntersilAmericasInc.2008.AllRightsReservedAllothertrademarksmentionedarethepropertyoftheirrespectiveownersApplicationNote1298仪表放大

4、器简介但是，仪表放大器的特性与运算放大器是完全不同的！而且，要将一个简单的运算放大器改该应用手册主要介绍Intersil仪表放大器造成一款精密仪表放大器非常困难。尽管许多EL8170、EL8173(双极输入)、EL8171、人尝试过，但他们大多数都以失败告终。EL8172(MOS输入)的工作原理、特性以及典型应用电路。该类微功率放大器完成轨至轨输入放大及2.4V至5V电源的轨至轨输出漂移。EL8170和EL8173针对低压噪声采用了双极晶体管输入。这几款仪表放大器也提供了出色的直流和交流电特性，仅消耗60µ

5、A的典型电源电流。由于提供了一对独立的反馈端从而可以图2.设定增益并调整输出电平，因此不论增益设置仪表放大器提供了一个包含固定增益模块的电电阻容差是多少，这些仪表放大器都能够实现压减小模块，即：很高的共模抑制比(CMRR)。EL8171和EL8173对最低闭环增益10或更大的情况进行VOUT=(IN+-IN-)×Gain(EQ.1)内部增益补偿，非常适合于中、高增益值情通常，还包含一个可选的输出参考输入，可将况。对于高增益电路，EL8170和EL8172可对输出电压切换到一个固定电压，即：最小增益为100的

6、情况进行内部补偿。引脚ENABLE则是用来减少功率损耗，当仪表放VOUT=(IN+-IN-)×Gain+VREF(EQ.2)大器未启用时，设定待机电流仅2.9µA。仪表放大器其实是一种令人“糊涂”的器件——我们常常搞不清它和运算放大器之间到底有什么区别。比如：•仪表放大器电路与运算放大器相似图3.相反，定义为运算放大器的器件仅能提供符合规格的极高增益，从而通过负反馈来建立一个固定增益或特定的传递函数H(s)，例如一个集成器件或滤波器。图1.标准仪表放大器设计技术一览•它们有许多相同的基本参数和特性，比如偏移

7、电压、输入偏置电流、共模抑制比、电源电差分放大器压抑制比等在最基本的拓扑结构中，一个仪表放大器可由•一个简单的运算放大器电路可以改装成一个一个单一的运算放大器和四个电阻器组成，如仪表放大器图4所示。这就是通常所称的差分放大器。2ApplicationNote1298此外，由于共模抑制比(CMRR)会随着任何有助于R4阻值增加并使R2和R4失配的源阻抗而衰减，REF输入必须由一个非常低的源阻抗来驱动。同样我们还应该注意，在电压由R3和R4比例或电路增益决定的情况下，共模电压会偏向内部节点。例如，在增益小于10

8、0的电路，共模电压为10V，运算放大器的输入电压设置为图4.9.9V。这种情况下，运算放大器工作电压VCC该电路中，增益通过R1和R2来设定。就不可能为+5V，因为运算放大器的输入电压已经超过了电源电压。Gain=R2/R1(EQ.3)VOUT=(IN+-IN-)×Gain+VREF(EQ.4)为了保证在IN+和IN-两端(即共模电压)对电压的抑制能力，电阻值必须匹配，即R1=R3，R2=R4。共模抑制比(CMRR)由R1:R3和R2:R4的匹配比例所决定。高的共模抑制比要求很高的比例匹配。CMRR可以表示

9、为：CMRR=20×log10(x)(EQ.5)图5.x=R4/(R3+R4)×(R1+R2)/R1-R2/R1(EQ.6)双放大器组成的仪表放大电路更糟的情况是，共模抑制比发生在R4和R1容差为了提供更高的输入阻抗，一个由两个放大器处于最高值、R2和R3处于最低值的时候。表1组成的仪表放大电路如图6所示。显示的是增益为1、10、100的情况下，电阻容差与共模抑制比的关系。表1.共模抑制比电阻容差增益为1增益为1