仪表放大器:
仪表放大器-精密闭环增益模块:
一对差分输入端和一个相对于参考端或共用端工作的单端输出
其输入阻抗平衡并且阻值很高,典型值≥109Ω。仪表放大器采用内部反馈电阻网络
以及一个增益设置电阻RG
减法器或差动放大器:
存在问题:
(1)从V1和V2看输入阻抗不平衡,从V1看的输入阻抗为R1,从V2看输入阻抗为R1’+R2’
(2)共模抑制主要由电阻比匹配决定,而非运算放大器;电阻比R1/R2,R1’/R2’必须匹配的非常好来抑制共模噪声
双运放仪表放大器基本配置:
双运放仪表放大器的输入阻抗本身较高,使得信号源阻抗可能较高且失衡
直流共模抑制性能受R1/R2与R1’/R2’的匹配限制
如果四个电阻中有任何一个存在不匹配
直流共模抑制比限于下值:
双运放仪表放大器的缺点:共模电压输入范围必须相对于增益进行取舍。放大器A1必须将V1的信号放大1+R1/R2倍 如果过R1>>R2,一旦V1共模信号过高A1将饱和,消耗掉用于放大目标差分信号的A1余量
交流共模抑制性能比较差
三运算放大器仪表放大器基本结构:
三运放仪表放大器:
仪表放大器直流误差源:
外部增益电阻应选择一个低温度系数金属薄膜电阻 精度最好为0.1%以上
增益误差和增益非线性度:
外部电阻的温度系数以及网络中各电阻之间的温差都会加大整体增益误差
输入失调电压与偏置电流误差:
输入失调电压 VOSI由增益G反映到仪表放大器输出端的输入失调部分;
输出失调电压VOSO则是独立于增益的
仪表放大器的两个电源引脚都需要去耦电容。低电感陶瓷电容(0.01-0.1uF)
低ESR点解电容应位于PCB板上的几个点,实现低频去耦
仪表放大器桥接电路误差预算分析:
增益 失调 CMR误差可以通过系统校准消除
其余误差-增益非线性度和0.1HZ至10HZ噪声——无法通过校准消除
最终使系统分辨率限制为42.8PPM
本例子适用于对于解决增益非线性度、LF噪声性能限制性误差问题
ADI网站上提供了一种通用型放大器(包括仪表放大器)误差预算分析工具和Analog
Bridge Wizard™以协助桥接电路的设计,这些设计工具请见:
https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators.html
差动放大器和电流检测放大器:
基于差动放大器的电流检测应用
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