基于AD624的儀表放大器電路

1、第3章 放大器電路設(shè)計在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中，放大器類的題目有寬帶放大器（第六屆，2003年）、高效率音頻功率放大器（第五屆，2001年）、測量放大器（第四屆，1999年）和實用低頻功率放大器（第二屆，1995年），其他競賽作品的設(shè)計與制作也常常需要使用放大器電路，放大器芯片的選擇和應(yīng)用電路設(shè)計的熟練程度是競賽作品能否成功的關(guān)鍵之一。本章分八個部分，分別介紹了儀表放大器電路、FET輸入儀表放大器電路、差分放大器電路、隔離放大器電路、隔離放大器電路、采樣保持電路、寬帶放大器電路、音頻功率放大器電路等集成電路芯片的主要技術(shù)性能與特點、芯片封裝與引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用電路設(shè)計。3.1

2、 儀表放大器電路設(shè)計3.1.1 基于AD624的儀表放大器電路1. AD624的主要技術(shù)性能與特點AD624是ADI公司生產(chǎn)的精密儀表放大器電路，具有峰峰值0.2V（0.1Hz10Hz）的低噪聲，5×10-6/（G=1）的低增益漂移，非線性<0.001（G1200），共模抑制比最小為130dB（G5001000），輸入失調(diào)電壓最大為25V，輸入失調(diào)漂移最大為0.25V/，增益帶寬為25MHz，利用引腳端可設(shè)置增益為1、100、200、500或者1000，內(nèi)置補(bǔ)償電路，無需外接元器件。工作電源電壓±6V±18V，電流消耗5mA。工作溫度范圍為AD624A為-2

3、5+85，AD624S為-55+125。2. AD624的引腳功能與封裝形式AD624采用DIP-16封裝，引腳端8（+VS）和7（-VS）連接電源電壓的正端和負(fù)端；引腳端1（-INPUT）和2（+INPUT）為放大器的正負(fù)輸入端；引腳端16（RG1）和3（RG2）以及引腳端31、12和11（G=100、G=200、G=500）為增益設(shè)置引腳端；引腳端4和5（INPUT NULL）為輸入零點調(diào)節(jié)端；引腳端14和15（OUTPUT NULL）為輸出零點調(diào)節(jié)端；引腳端9（OUTPUT）為輸出引腳端；引腳端6（REF）為基準(zhǔn)引腳端。3. AD624的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與應(yīng)用電路AD624的芯片內(nèi)部包含有前置放

4、大器、增益調(diào)節(jié)電阻和輸出放大器等電路。（1）增益設(shè)置在G=100和RG2之間直接連接一根導(dǎo)線，可設(shè)置增益為100。采用同樣的方法，可設(shè)置增益為200或者500。AD624的增益設(shè)置電路如圖3.1.1和圖3.1.2所示。在圖3.1.1中，改變連接在RG1和RG2之間的電阻RG可調(diào)節(jié)AD624放大器的增益為：在圖3.1.2中，改變連接在SENSE和REF之間的電阻R1、R2、R3也可調(diào)節(jié)AD624放大器的增益，計算公式如下：要求：。圖3.1.1 AD624的增益設(shè)置電路（增益G20）圖3.1.2 AD624的增益設(shè)置電路（增益G2500）（2）接地在一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，AD624的接地電路形式如圖

5、3.1.3所示。圖3.1.3 AD624的接地電路形式（3）AD624構(gòu)成的橋式傳感器測量電路AD624構(gòu)成的橋式傳感器測量電路如圖3.1.4所示，AD584和AD707構(gòu)成一個可調(diào)的基準(zhǔn)電壓源，輸出電壓為10V。電位器R6和R2完成零點的粗調(diào)和細(xì)調(diào)。如果傳感器橋路靈敏度為2mV/V，輸出滿刻度為10V。圖3.1.4 AD624構(gòu)成的橋式傳感器測量電路 基于INA114儀表放大器電路1. INA114的主要技術(shù)性能與特點INA114是TI公司生產(chǎn)的（原BURR-BROWN公司）精密儀表放大器電路，失調(diào)電壓最大值為50v，溫度漂移最大值為0.25V，輸入偏置電流最大值為2nA，共模抑制比最小值為

6、115 dB，輸入過壓保護(hù)為±40V，電源電壓范圍為±2.25V±18V，電流消耗最大值為3mA，工作溫度范圍為40+85。2. INA114的引腳功能與封裝形式INA114采用DIP-8和SOL-16兩種封裝，引腳端VIN和VIN為放大器信號輸入端，V+和V-為電源電壓正端和負(fù)端，RG連接增益調(diào)節(jié)電阻，VO為放大器輸出端，Ref為基準(zhǔn)引腳端，F(xiàn)eedback為輸出放大器反饋引腳端。3. INA114的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與應(yīng)用電路INA114的芯片內(nèi)部包含有3個運(yùn)算放大器、輸入保護(hù)等電路。（1）增益設(shè)置INA114放大器的增益由連接在RG引腳端的電阻RG設(shè)置，增益G的計算公

7、式如下：輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為VO=G×（VINVIN）。在需要較大增益時，電阻RG值較小，如5000倍的增益對應(yīng)的RG值僅為10，因此需要注意線路電阻對放大倍數(shù)影響。為了減小增益漂移，外接電阻的溫度系數(shù)必須很低。另外，增益大小與被測信號頻率高低也有很大關(guān)系，根據(jù)器件的增益帶寬積指標(biāo)，當(dāng)輸入信號頻率在1kHz時，增益大小不能超過1000倍；當(dāng)輸入信號頻率為100 kHz時，增益值不能超過10倍。（2）輸出偏移微調(diào)輸出偏移微調(diào)電路如圖3.1.5所示，在Ref引腳端加上一個外部電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。 圖3.1.5 INA114的輸出偏移微調(diào)電路（3）熱電偶放大器電路使用INA114構(gòu)成的熱電

8、偶放大器電路如圖3.1.6所示，電路具有冷端補(bǔ)償，對于不同類型的熱電偶，電阻R2和R4的取值不同，見表3.1.1。圖3.1.6 使用INA114的熱電偶放大器電路表3.1.1 對于不同類型的熱電偶電阻R2和R4的取值熱電偶類型R2（R3 = 100）R4（R5 + R6 = 100）E3.48k56.2kJ4.12k64.9kK5.23k80.6kT5.49k84.5k（4）心電圖放大器電路使用INA114構(gòu)成的心電圖儀放大器電路如圖3.1.7所示，G=10。圖 使用INA114構(gòu)成的心電圖儀放大器電路 基于PGA206/207的可編程增益儀表放大器電路1. PGA206/207的主要技術(shù)性能

9、與特點PGA206/207是TI公司生產(chǎn)的（原BURR-BROWN公司）可編程增益的儀表放大器電路，增益設(shè)置采用數(shù)字控制，PGA206的增益為1、2、4、8，PGA207增益為1、2、5、10；增益設(shè)置時間為3.5s（0.01%）；采用FET輸入，IB=100pA；失調(diào)電壓最大為1.5mV，輸入過壓保護(hù)為±40V，電源電壓范圍為±4.5V±18V，電流消耗最大值為13.5mA，工作溫度范圍為-40+85。2. PGA206/207的引腳功能和封裝形式PGA206/PGA207采用DIP-16或者SOL-16封裝，引腳端V+IN和VIN為放大器信號輸入端，V+和V-為電源電壓正端和負(fù)端，VO為放大器輸出端，Ref為基準(zhǔn)引腳端，Sense（Feedback）為輸出放大器反饋引腳端。VOSAdjust為輸入偏移調(diào)節(jié)引腳端，Dig.Ground為數(shù)字地，A1和A0為增益設(shè)置引腳端。3. PGA206/207的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與應(yīng)用電路PGA206/PGA207的芯片內(nèi)部包含有3個運(yùn)算放大器、數(shù)字控制的增益設(shè)置網(wǎng)絡(luò)、輸入保護(hù)等電路，增益設(shè)置如表3.1.2所列。表3.1.2 PGA206/PGA207的增益設(shè)置增益編碼PGA206PGA207A1A011002201451081011采用PGA207與PGA103構(gòu)成的數(shù)字控制的寬增益范