仪表放大器的正确使用方法
仪表放大器仪表放大器(IA)放大其端点间的电压差它最适合放大
儀表放大器儀表放大器(IA)放大其端點間的電壓差。
它最適合放大疊加在大共模電壓上的小差動訊號。
Input 1R 3+––+R 1R 5–+R 2A1A2A3OutputR 4R 6Gain setGain setInput 2增益由一個單一的電阻來決定。
此電阻值由使用者提供。
V in 1 + V cm R GV in 2 + V cmV out = A cl (V in 2− V in 1)輸出電壓是閉環路增益(由R G 設定)乘以輸入的電壓差。
儀表放大器一些IA 提供了防護來減少雜訊的影響。
在屏蔽上加了共模訊號,雜散電容的影響就有效地消除了。
防護在小訊號傳送放大的應用上,如轉換器介面以及麥克風前置放大器,非常地有用。
儀表放大器AD522 是一個低雜訊的IA,它有一個數據防護的輸出連接到屏蔽,如圖所示。
倚靠R G的變化,AD522 有一個從1 到1000 可程式的增益。
頻率響應下降率為−20 dB/decade。
101001k10k100k1M f (Hz)60 40 20 0 (dB)GainG = 1000G = 100G = 10G = 1AD522 的頻率響應隔離放大器隔離放大器是為了在輸入以及輸出中間提供一個電氣隔離而設計的。
這對危險的應用情況提供了保護。
一個典型的隔離放大器,使用一個高頻已調變的載波頻率來使一個低頻訊號通過隔離障礙。
隔離放大器ISO124 是一個電容耦合的隔離放大器,它使用脈衝頻寬調變來發送數據越過隔離障礙。
ISO124 有固定的單位增益並有1500V rms的隔離能力等級。
其頻率響應定在50 kHz,但是因脈衝頻寬調變產生的高頻漣波或許會在較高的輸出頻率上看到。
輸出波形隔離放大器3656KG 是一個變壓器耦合的隔離放大器,它使用脈衝頻寬調變來發送數據越過隔離障礙。
3656KG可以同時有輸入及輸出增益級。
3656KG適用於病患監聽應用,譬如ECG放大器。
製造商的規格表,會顯示較詳盡的各種應用1的連接圖。
仪表放大器:三运放INA的基础操作简介
仪表放大器:三运放INA的基础操作简介许多工业和医疗应用在存在大共模电压和DC电位的情况下,都使用仪表放大器(INA)来调理小信号。
三运算放大器(三运放)INA架构可执行该功能,其中输入级提供高输入阻抗,输出级过滤共模电压并提供差分电压。
高阻抗与高共模抑制比的结合是流量传感器、温度传感器、称重装置、心电图(ECG)和血糖仪等众多传感器和生物计量应用的关键。
本文介绍了三运放INA的基础操作,分析了零漂移放大器的优点、RFI 输入滤波器、监测传感器健康和可编程增益放大器,并列举了传感器健康监测器和有源屏蔽驱动(acTIve shield guard drive)电路的应用范例。
三运放INA基础操作INA本身的性质使其适用于调理小信号。
其高阻抗与高共模抑制比的结合非常适合传感器应用。
通过使用输入级的同相输入可实现高输入阻抗,无需靠任何反馈技巧(见图1)。
三运放电路可消除共模电压,并以非常小的误差放大传感器信号,但必须考虑输入共模电压(VCM)和差分电压(VD),以免使INA的输入级达到饱和。
饱和的输入级可能看似对处理电路是正常的,但实际上却具有灾难性后果。
通过使用具有轨到轨输入和输出(RRIO)配置的放大器来提供最大设计余量,有助于避免出现输入级饱和。
以下讨论介绍了三运放INA的基本操作,并举例说明了放大器如何处理共模和差分信号。
图1是三运放INA的框图。
按照设计,输入被分为共模电压VCM和差分电压VD。
其中,VCM定义为两个输入的共用电压,是INA+与INA-之和的平均值,VD定义为INA+与INA-的净差。
式1:式2给出了由于施加共模电压和差分电压而在INA输入引脚上产生的节点电压(INA+、INA-)。
式2:在非饱和模式下,A1和A2的运放在增益设置电阻RG上施加差分电压,产生电流ID:式3:因此A1和A2的输出电压为:式4:将式3代入式4可得:式5:其中式5仅显示被增益G1放大的差分分量VD/2,共模电压VCM经过具有单位增益的输入级,并在随后被放大器A3的共模抑制抵消。
AD623单电源、电源限输出仪表放大器的原理及应
AD623单电源、电源限输出仪表放大器的原理及应摘要:介绍了美国ADI公司最新推出的单电源供电(+3~+12V)输出摆幅能达到电源电压的集成仪表放大器AD623的基本原理、使用方法和典型应用。
AD623具有低功耗、宽电源范围和电源限输出特性,它非常适合电池供电应用场合。
关键词:仪表放大器电源限输出单电源1 概述AD623仪表放大器是美国模拟器件公司(Analog Devices Inc.,简称ADI)最近推出的一种低价格、单电源、输出摆幅能达到电源电压(通常称之为电源限输出,即rail to rail output)的最新仪表放大器。
主要特点是:(1)AD623使用一只外接电阻设置增益(G),高达1000,从而给用户带来极大方便。
(2)AD623具有优良的直流特性:增益精度0 1%(G=1),增益漂移25ppm(G=1),输入失调电压最大100μV(AD623B),输入失调电压漂移1μV/°C(AD623B),输入偏置电流最大25nA。
(3)AD623具有优良的CMRR(它随增益增加而增加),使误差最小。
电源线噪声及其谐波都受到抑制,因为CMRR抑制频率高达200Hz。
(4)AD623带宽800kHz(G=1),达0 01%建立时间20μs(G=10)。
(5)AD623的输入共模范围很宽,可以放大比地电位低150mV的共模电压。
虽然AD623单电源供电能达到最佳性能,但双电源供电(±2 5~±6 0V)也能提供优良的性能。
(6)AD623低功耗(电源电流最大575μA)、宽电源范围和电源限输出特性非常适合电池供电应用场合。
电源限输出特性使低电源供电条件下,电源限输出级使其动态范围达到最大。
(7)AD623可以取代分立器件搭成的仪表放大器具有优良的线性度、温度稳定性和小体积可靠性。
(8)AD623仪表放大器采用8脚工业标准封装形式,即DIP,SOIC和小型SOIC三种形式,其引脚排列如图1所示。
仪用放大器应用技巧
仪用放大器应用技巧1.选择合适的放大器类型:根据应用需求,选择适当的放大器类型,如差分放大器、运算放大器、功率放大器等。
不同的应用场景需要不同的放大器类型,例如差分放大器适用于抗干扰能力要求较高的环境。
2.输入输出阻抗匹配:为了保证信号传输的质量和准确性,输入输出阻抗的匹配非常重要。
通常情况下,放大器的输入阻抗应该与信号源的输出阻抗匹配,输出阻抗应该与负载的输入阻抗匹配。
3.去除电源噪声:电源噪声是影响放大器性能的常见问题之一、为了减小电源噪声对放大器的干扰,可以使用电源滤波器和稳压器进行处理,保证电源电压的稳定性和纹波的小。
4.地线设计:良好的地线设计可以减小信号干扰和回路噪声。
在设计电路板时,应该将地线设计为低阻抗的共模回环,避免共模信号干扰。
5.控制放大器增益:根据实际需求,合理控制放大器的增益。
过高的放大倍数可能导致信号失真或产生噪声,而过低的放大倍数则可能无法满足要求。
6.温度控制:放大器的性能可能会受到温度影响。
在使用放大器时,应该注意环境温度,避免过高或过低的温度对放大器产生不利影响。
7.防止反馈干扰:放大器的反馈回路可能会引起干扰,导致放大器性能下降。
要防止反馈干扰,可以合理设计反馈回路,控制反馈系数,并注意绕线和布局。
8.良好的信号接地:为了减小信号干扰,重要信号应该选择良好的接地点。
避免信号回路共用终端接地,减少共模干扰。
9.防止过载:过载可能导致放大器工作不稳定。
合理控制输入信号的幅度,避免过大的输入信号导致过载。
10.防止交叉耦合:当多个放大器放置在一起时,要注意防止信号的交叉耦合。
可以采用屏蔽、间隔、屏蔽和绕线等方法来减小交叉耦合的影响。
11.信号损耗和失真:要保证信号在放大器中传输时的准确性,需要注意信号的损耗和失真。
合理选择放大器的频率响应和失真参数,选择适当的补偿电路进行校正。
12.防止震荡:震荡可能导致放大器的不稳定工作,影响应用性能。
要采取相应的措施,如选择合适的电容和电感值、增加衰减电阻等,以防止震荡的发生。
仪表运放AD使用总结
在一般信号放大的应用中通常只要透过差动放大电路即可满足需求,然而基本的差动放大电路精密度较差,且差动放大电路变更放大增益时,必须满足两个电阻,影响整个讯号放大精确度的变因就更加复杂;仪表放大电路则无上述的缺点;1. AD620仪表放大器简介需在放大器的图1仪表放大电路是由三个放大器所共同组成,其中的电阻R 与Rx电阻适用范围内1kΩ~10kΩ;固定的电阻R,我们可以调整R来调整放大的增益值,x其关系式如式1所示,注意避免每个放大器的饱和现象放大器最大输出为其工作电压±Vdc1图1仪表放大电路示意图一般而言,上述仪表放大器都有包装好的成品可以买到,只需外接一电阻即式中R,X 依照其特有的关系式去调整至所需的放大倍率即可;AD620 仪表放大器的引脚图如图2所示;其中1、8引脚要跨接一个电阻来调整放大倍率,4、7引脚需提供正负相等的工作电压,由2、3引脚输入的电压即可从引脚6输出放大后的电压值;引脚5是参考基准,如果接地则引脚6的输出即为与地之间的相对电压;AD620的放大增益关系式如式2、式3所示,通过以上二式可推算出各;种增益所要使用的电阻值RG图2 AD620 仪表放大器的引脚图2即3AD620的基本特点为精度高、使用简单、低噪声,增益范围1~1000,只需一个电阻即可设定,电源供电范围±~±18V,而且耗电量低,可用电池驱动,方便应用于可携式仪器中;2.AD620 仪表放大器基本放大电路需根据所要放大的倍率由式3-22求得,图3为AD620电压放大电路图,其中电阻RG图3 AD620电压放大电路图由式3可以计算出放大2倍所需要的电阻为KΩAD620非常适合压力测量方面的应用,如血压测量、一般压力测量器的电桥电路的信号放大等;AD620 也可以作为ECG测量使用由于AD620 的耗电量低,电路中电源可用3V干电池驱动;也因此AD620 可以应用在许多可携式的医疗器材中;AD620的5脚标明VREF,这是为了使远距传输信号时消除地电位的不平衡而设定的,输出信号若为V,则会跌加到VREF上,也就是输出为Vout=V+Vref;一般把VERF接地就可以了,或者你想抬高或拉低信号,也可以给VREF加个电压值;==AD620的Vout=V+ - V-G + Vref2. 供电电压等使用问题1大家都知道,放大器的输出电压范围取决于其供电电压.但是,在AD620的使用过程中,更值得注意的是它的放大倍数的线性度受电源电压制约这一点;+5v和-5V供电时,线性度只在~+间;提高供电电压,可以扩宽线性区;2共模输入对输出为负这一区域的放大倍数线性度有较大影响;当共模输入为负的1v左右时,在+5v和-5v供电之下,负向输出的线性度只能达到左右;这一点要特别注意;一般在使用AD620时都忽略共模问题,一味使用提高电源的方法来改善线性度是不行的;3AD620得5脚的作用只能上拉/下拉输出电压;5脚作为参考端,一般情况下接地;当需要运用5脚拉高或降低输出时,可以接某一参考电压;但在这种情况下,要注意放大倍数的线性区不会因为5脚的改变来变化;例如+5V和-5V供电,5脚接地时,输出超过都为非线性段;当5脚接+1V时,不要认为此时输出超过+++1V才线性,这是同样是超过都为非线性段;还有一点提醒大家,市面上十几块钱的AD620都是次品,最好用好的AD620,不然;;;;3. 常见使用问题解答问:我最近想用Ad620作一个可调节增益的放大电路,后面接16位的ADC,所以对放大电路的精度要求挺高;使用模拟开关调节增益电阻达到增益倍数的改变;问题是:Ad620的输入不为差分信号;我测量的信号输入为单端信号,我将IN+接“单端信号的信号端”,IN-接“传感器GND”,输出为单端电压信号,ref输出接地和传感器GND连接;但是我不知道这样接是不是不好可能共模误差大;有没有更好的设计方案;如何降低共模误差输入就是两根线,一个是传感器信号线,另一根是传感器地线;如果IN-接地,则IN-上的共模干扰信号会直接接到地上减弱,而IN+上的共模干扰信号依然存在,则AD620输出不能降低共模噪声;可不可以将输入浮空,也就是将IN+接“单端信号的信号端”,IN-接“传感器GND”,但是“传感器GND”和 Ad620供电的地相互隔离,ref输出接电源地;这样输出信号为IN+和IN-的差值,如同差分信号一样可以降低共模干扰;但是两个地电位不同,应该会出现问题,如何才能实现如上的思路;如何保证IN-接的地和真正的电源地接近,同时IN-上的共模噪声依然存在IN-地和ref引脚接地之间“隔离”,这样AD620的输出可以最大限度的降低共模噪声;这种设计需要注意什么如何才能提高信号精度,因为后面是16位的AD;答:该问题实质上是如何实现一个单端信号与差分信号的转换问题;这个问题非常普遍;问题已经清楚地表述了:“如 IN-接地,则IN-上的共模干扰信号会直接接到地上减弱,而IN+上的共模干扰信号依然存在,则AD620输出不能降低共模噪声;”仔细分析这个问题,发现我们只要搞清楚AD620是否可以单端使用就可以了;可以把问题分成两种情况看一下:a如果AD620的IN-可以直接接地使用;因为传感器输出是一个单端信号,本来就有一端是地,如此接法实质上就是把传感器和测量电路这两个系统共地而已,不存在不能降低共模噪声这样的问题;当然前提确认是IN-引脚是否能够直接接地就可以了,这是AD620自身的问题,与传感器无关;b如果AD620的IN-不能接地使用;可以考虑把传感器的单端信号通过一个差分放大器转换为差分信号即可;因此,只要测量电路可以接收单端信号就可以了,接法不是问题的关键;4. 补充资料:仪表放大器各种非电量的测量,通常由传感器把它转换为电压或电流信号,此电压信号一般都较弱,最小的到μV,而且动态范围较宽,往往有很大的共模干扰电压;因此,在传感器后面大都需要接仪表放大器,主要作用是对传感器信号进行精密的电压放大,同时对共模干扰信号进行抑制,以提高信号的质量;由于传感器输出阻抗一般很高,输出电压幅度很小,再加上工作环境恶劣,因此,仪器放大器与一般的通用放大器相比,有其特殊的要求,主要表现在高输入阻抗,高共模抑制比、低失调与漂移、低噪声、及高闭环增益稳定性等;本节介绍几种由运算放大器构成的高共模抑制比仪表放大器一同相串联差动放大器图4为一同相串联差动放大器;电路要求两只运算放大器性能参数基本匹配,且在外接电阻元件对称情况下即R1=R4,R2=R3,电路可获得很高的共模抑制比,此外还可以抵消失调及漂移误差电压的作用;图4 同相串联差动放大器该电路的输出电压由叠加原理可得从而求得差模闭环增益二同相并联差动放大器图5为同相并联差动放大器;该电路与图4电路一样,仍具有输入阻抗高、直流效益好、零点漂移小、共模抑制比高等特点,在传感器信号放大中得到广泛应用;图5同相并联差动放大器由图5可知:将I 代入V01,V02可得由此可得电路差模闭环增益该电路若用一可调电位器代替R7,可以调整差模增益Ad的大小;该电路要求A3的外接电阻严格匹配,因为A3放大的是A1,A2输出之差;电路的失调电压是由A3引起的,降低A3的增益可以减小输出温度漂移;三增益线性可调差动放大器图6是电压增益可线性调节的差动放大器;可以通过调节电位器RW的线性刻度来直接读取电压增益,给使用带来很大的方便;图6增益线性可调差动放大器图6中,由叠加原理可得因V A =V B ,整理上两式,且当R 1=R 2=R 3=R 4时,输出电压电路闭环增益可见,电路增益与RP W 成线性关系,改变R W 大小不影响电路的共模抑制比 四高共模抑制比差动放大器前面讨论的电路中,没有考虑寄生电容、输入电容和输入参数不对称对抑制比的影响;当要求提高交流放大电路的共模抑制比时,这些影响就必须考虑;在检测和控制系统中,常用屏蔽电缆来实现长距离信号传输,信号线与屏蔽层之间有不可忽略的电容存在;习惯上采用屏蔽层接地的方法,这样该电容就成为放大器输入端对地的寄生电容,加上放大器本身的输入电容;如果差动放大器两个输入端各自对地的电容不相等,就会使电路的共模抑制比变坏,测量精度下降;为了消除信号线与屏蔽层之间寄生电容的影响,最简单的方法是采用等电位屏蔽的措施,即不把电缆的屏蔽层接地,而是接到与输入共模信号相等的某等电位点上,亦即使电缆芯线与屏蔽层之间处于等电位,从而消除了共模输入信号在差动放大器两端形成的误差电压;如图7所示;图7高共模抑制比差动放大器图中两只电阻R 0的连接点电位正好等于输入共模电压,将连接点电位通过A 4电压跟随器连到输入信号电缆屏蔽层上,使屏蔽层电位也等于共模电压;参照同相并联差动放大器的分析可知当R 1=R 2时,可证明连接点电位正好等于共模输入电压,也即是电缆屏蔽层的电位与共模输入电缆芯线电位相等,因此不再因电缆电容的不平衡而造成很大的误差电压;由图7还可见,A4的输出端还接到输入运放A1、A2供电电源±EC的公共端,因此使其电源处于随共模电压而变的浮动状态,即使正负电源的涨落幅度与共模输入电压的大小完全相同;由于电源对共模电压的跟踪作用,会使共模电压造成的影响大大地削弱;五集成仪器放大器在差分放大电路中,电阻匹配问题是影响共模抑制比的主要因素;如果用分立运算放大器来作测量电路,难免有电阻的差异,因而造成共模抑制比的降低和增益的非线性;采用后模工艺制作的集成仪器放大器解决了上述匹配问题,此外集成芯片较分立放大器具有性能优异、体积小、结构简单、成本低的优点,因而被广泛使用;一般集成仪器放大器具有以下特点:1 输入阻抗高,一般高于109Ω;2 偏置电流低;3 共模抑制比高;4 平衡的差动输入;5 良好的温度特性;6 增益可调;7 单端输入;。
仪表放大器是如何工作的?
仪表放大器是如何工作的?在许多工业应用中,经常要对一些物理量,如温度、压力、流量等进行测量和控制。
在这些情况下,通常先利用传感器将它们转换为电信号(电压或电流),这些电信号一般是很微弱的,需要进行放大和处理。
另外由于传感器所处的工作环境一般都比较恶劣,经常受到强大干扰源的干扰,因而在传感器上会产生干扰信号,并和转换得到的电信号叠加在一起。
此外,转换得到的电信号往往需要通过屏蔽电缆进行远距离传输,在屏蔽电缆的外层屏蔽上也不可避免地会接收到一些干扰信号,如图4-13所示。
图4-13 测量信号的传输这些干扰信号对后面连接的放大器系统,一般构成共模信号输入。
由于它们相对于有用的电信号往往比较强大,一般的放大器对它们不足以进行有效的抑制,因此只有采用专用的测量放大器(或称仪用放大器)才能有效地消除这些干扰信号的影响。
典型的测量放大器由三个集成运算放大器构成,电路如图4-14所示。
输入级是两个完全对称的同相放大器,因而具有很高的输入电阻,输出级为差分放大器,由于通常选取R3=R4,故具有跟随特性,且输出电阻很小。
ui为有效的输入信号,uc为共模信号,即前述的干扰信号。
A1、A2、A3可视为理想运算放大器,故图4-14 测量放大器由差分放大器得到测量放大器的输出电压为严格匹配电阻使R3=R4=R5=R6则uo=-uo1+uo2将uo1、uo2代入整理得与共模信号uc无关,这表明图4-14所示测量放大器具有很强的共模抑制能力。
通常选取R1=R2为定值,改变电阻R即可方便地调整测量放大器的放大系数。
集成运算放大器的选取,尤其是电阻R3、R4、R5、R6的匹配情况会直接影响测量放大器的共模抑制能力。
在实际应用中,往往由于运算放大器及电阻的选配不能满足要求,从而导致测量放大器的性能明显降低。
集成测量放大器因易于实现集成运算放大器及电阻的良好匹配,故具有优异的性能。
常用的集成测量放大器有AD522、AD624等。
仪表放大器应用
此处,A代表输出级增益。 假设 Ry/Re = 1 (即Re和Ry阻值相同)。那么:
图 10. 两个放大器组成的仪表放大电路
由于A值非常高,所以得到:
EL817x仪表放大器产品组功能特性
EL8171、EL8173 简化电路示意图如图 11 所 示,它描绘了输入、输出的轨至轨工作过程。 该电路图同样应用于 EL8170、EL8172,只需 将 PNP 晶体管(Q1-Q4)替换成针对超低输入偏 置电流的 P-沟道 MOSFET。
电压 (IN+和 IN-)的情况下使用。但是输入阻 抗是由 R3 和 R4 的电阻值决定,并不提供高输 入抵抗。这在仪表放大电路中是很常见的。
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。
图 4.
(EQ. 5)
VOUT = (IN+ - IN-) × Gain + VREF
(EQ. 2)
x = R4 /(R3 +R4) ×(R1 +R2) /R1 - R2/R1 (EQ. 6)
更糟的情况是,共模抑制比发生在 R4 和 R1 容 差处于最高值、R2 和 R3 处于最低值的时候。 表 1 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。
电阻 容差
±5% ±1% ±0.1% ±0.01%
表 1.
增益为1 -20.4dB -34.1dB -54.0dB -74.0dB
共模抑制比 增益为10 -15.6dB -28.9dB -48.8dB -68.8dB
仪用放大器使用注意事项
仪用放大器使用注意事项。
仪表放大器的结构仪表放大器一般是由三个放大器和经过激光调阻修正的电阻网络构成,如图1所示。
在传统的三片运放方式的基础上做一些改进,内部阻值的校准保证用户只需要外接一个电阻即可实现由1到上万倍的增益精确设定,减少了由于增益相关误差带来的数据采集误差,同时这种结构保证其具有高输入阻抗和低输出阻抗,且每一路输入都有输入保护电路以避免损坏器件。
由于采用激光调阻,使其具有低失调电压、高共模抑制比和低温漂。
图1 仪表放大器的结构原理框图图1所示为BB(Burr Brown)公司的INA114、INA118等仪表放大器的结构原理框图及引脚。
在实际应用时,正负电源引脚处应接滤波电容C,以消除电源带来的干扰。
5脚为输出参考端,一般接地。
实际应用中即使5脚对地之间存在很小的电阻值,也将对器件的共模抑制比产生很大的影响,如5欧姆的阻值将导致共模抑制比衰减到80dB。
应用中应考虑的问题1 输入偏置电流回路一般来说,选择差分信号测量的工作方式时,后面的信号放大电路一般直接采用仪表放大器构成。
仪表放大器的输入阻抗非常高,大约达到1010Ω数量级,相应对于差分输入的每个输入端都需要输入偏置电流通道,以提供共模电流反馈回路,例如仪表放大器IN118输入偏置电流大约为±5nA。
由于仪表放大器的输入阻抗非常高,使得输入的偏置电流随输入电压的变化非常小,对差分信号放大不会产生太大影响。
输入偏置电流是仪表放大器(IA)输入三极管所必须的电流,电路设计时必须保证偏置电流有接地的回路,如果电路中没有输入偏置电流通道,传感器的输入将处于浮电位状态,而浮电位值很可能超过放大器所能够允许的共模电压范围(其值与放大器的供电电压相关),使输入放大器饱和而失去放大功能。
(实验中好像是c)针对实际的应用情况,输入偏置电流回路设置可以采用三种基本形式,分别如图2所示。
其中(a)为差分信号源阻抗较高(人体内阻算大还是小?接电极时是否需要导电膏之类的东西,这是人体电阻大约是多少?)时常用的形式,其中的两个接地电阻相等,以保证较高的共模抑制比和减小偏置电流对失调的影响;(b)为信号源阻抗较低时采用的形式(如热电偶);(c)为对称结构常用的形式。
仪表放大器及应用
仪表放大器及应用
,但其输入阻抗较低,而且电阻之间有较大差异。
电阻的匹配必须非常精确才能获得可接受的共模抑制比,任一个电阻值存在0.01%的偏差都将使CMRR降低到86dB;如果偏差为0.1%,将使CMRR降低到66dB;而1%的偏差将使CMRR降低到46dB。
选择仪表放大器结构时,有一个需要特别关注的参数,即在放大器任何输出摆幅下,输入共模电压的范围均应包括高边电压加上一个安全裕量。
4.2电平转换器此电路的工作原理可以这样来理解,将MAX4198看作一个三输入求和放大器(如图7所示),其电压传输函数为Vout=Vb-Va+Vshift,此式表明,输出由差分信号与REF输入电压的代数和所决定,VREF可为任意值,它不会使MAX4198的放大器输出饱和,MAX4194也适合作一个精密放大器,它可以很方便地配置成如下固定增益:-1、2或±1。
4.3应力测量
三运放拓扑的真正优势是其能够进行真正的差分测量(很高的CMR),同时又有非常高的输入阻抗,这些特点使其得到了广泛应用,特别是在信号源阻抗非常高的场合。
为使信号源对地的漏电流达到最小,本例采用了一些防护技术,信号源电缆采用屏蔽电缆,并将其屏蔽隔离层接到(Vcm+ΔV/2)。
图8给出了一个包括惠斯通电桥传感器的放大电路,对该电路的电桥阻抗可适当减小,并不会降低仪表放大器的CMR值。
AD620
AD620
在一般讯号放大的应用中通常只要透过差动放大电路即可满足需求,然而基本的差动放大电路精密度较差,且差动放大电路变更放大增益时,必须满足两个电阻,影响整个讯号放大精确度的变因就更加复杂。
仪表放大电路则无上述的缺点。
AD620仪表放大器的简介:
图1仪表放大电路是由三个放大器所共同组成,其中电阻R 与R X 来调整放大的增益值,其关系式如(1)所示,唯须注意避免每个放大器的饱和现象(放大器最大输出为其工作电压±Vdc )。
V O = 1+2R X
V 1−V 2 (1)
一般而言,上述仪表放大器都有包装好的成品可以买到,我们只需外接一电阻(即式(1)中之R X ),
依照其特有的关系式调整至所需
的放大倍率即可。
以下介绍AD620仪表放大器的使用方法。
图2所示为AD620仪表放大器的外围引脚图。
其中1、8脚需跨接一电阻来调整放大倍率(作用同式(1)中之R X),4、7脚需提供正负相等的工作电压,由2、3脚接输入的放大的电压即可从6脚输出放大后的电压值。
5脚则是参考基准,如果接地则第6脚的输为输为与地之间的相对电压。
AD620的放大增益关系如式(2)、式(3)、所示,由此二式我们即可推算出各种增益所要使用的电阻值R G了。
引脚功能如下:
1、8:外接增益调节电阻;
2:反向输入端;
3:同向输入端;
4:负电源;
5:基准电压;
6:共地信号输出;
7:正电源;
G=49.4KΩ
R G
+1 (2)
R G=49.4KΩ
(3)。
仪用放大器应用技巧
仪用放大器应用技巧仪用放大器是一种被广泛应用于仪器仪表和传感器系统中的电子设备。
它的主要功能是将微弱的电信号放大到合适的范围,以便于进一步处理和分析。
仪用放大器具有很高的精度和稳定性,可以在各种环境条件下正常工作。
下面是一些仪用放大器的应用技巧。
1. 过量裕量设计:仪用放大器的过量裕量(Margin)是指其工作范围与所需信号范围之间的差值。
过量裕量设计是为了应对信号的波动和噪声,保证放大器的稳定性和可靠性。
过量裕量的选择应根据具体应用的信号大小和噪声水平来确定。
2.信号处理:仪用放大器广泛应用于信号的采集和处理系统中。
在信号采集过程中,放大器可以将微弱的信号放大到合适的范围,以便于后续的分析和处理。
在信号处理过程中,放大器可以进行滤波、滞后补偿、调节增益等操作,以满足特定的应用需求。
3.传感器放大:仪用放大器常用于传感器系统中的信号放大。
传感器是一种能够将物理量转化为电信号的装置,常用于测量温度、压力、速度等参数。
放大器可以放大传感器输出信号,使其能够被直接读取和分析。
同时,放大器还可以对传感器输出信号进行滤波、增益调节等操作,以提高系统的灵敏度和稳定性。
4.仪器仪表:仪用放大器广泛应用于各种仪器仪表中,如示波器、频谱仪、信号发生器等。
在这些仪器中,放大器常用于信号的放大和处理,以提高仪器的准确性和可靠性。
放大器能够提供高增益、低噪声和高精度的放大功能,以满足仪器的性能要求。
5.控制系统:仪用放大器还常用于控制系统中的反馈回路中。
在控制系统中,放大器可以将控制信号放大到合适的范围,以驱动执行器或控制器。
同时,放大器还可以对反馈信号进行放大和处理,以实现系统的精确控制和稳定性。
6.自动测试设备:仪用放大器广泛应用于自动测试设备(ATE)中。
ATE是一种能够自动进行测试和分析的设备,常用于生产线上的电子产品测试。
在ATE中,放大器可以对被测设备的信号进行放大和处理,以提高测试的精度和可靠性。
综上所述,仪用放大器在仪器仪表和传感器系统中的应用非常广泛。
仪表放大器的正确使用
研发投入、股权集中度与初创企业生存能力•引言•研发投入与初创企业生存能力关系探讨•股权集中度与初创企业生存能力关系研究•研发投入、股权集中度与初创企业生存能力综合评价模型构建及应用•提升初创企业生存能力政策建议•结论与展望目录研究意义本研究旨在探讨研发投入、股权集中度与初创企业生存能力之间的关系,为初创企业提供有针对性的管理建议,以提高其生存概率和成长潜力。
研发投入随着科技的不断进步和创新成为驱动发展的重要因素,研发投入对于初创企业的生存和发展具有重要意义。
股权集中度股权集中度作为公司治理结构的重要指标,对于初创企业的战略决策、融资能力和风险承担等方面具有重要影响。
初创企业生存能力初创企业在面临市场竞争、融资约束和不确定性等挑战时,如何提升生存能力成为亟待解决的问题。
研究背景与意义研究目的:通过实证研究,分析研发投入、股权集中度对初创企业生存能力的影响机制,并探讨不同情境下这些因素的差异化影响。
研究问题研发投入如何影响初创企业的生存能力?股权集中度对初创企业生存能力有何影响?不同情境下,研发投入和股权集中度对初创企业生存能力的差异化影响是什么?010*******研究目的与问题本研究采用文献研究法、实证研究法和比较分析法等方法,通过构建多元回归模型,分析研发投入、股权集中度与初创企业生存能力之间的关系。
数据来源于公开数据库、企业年报、调查问卷和实地访谈等多种渠道,涵盖了多个行业、不同规模和不同发展阶段的初创企业样本。
研究方法与数据来源数据来源研究方法研发投入通过推动技术创新,提升产品或服务质量,增强市场竞争力,从而提高初创企业生存能力。
技术创新人才培养资源整合研发投入有助于吸引和留住高素质人才,提升企业整体技术水平,为初创企业持续发展提供动力。
研发投入可促进企业与其他创新主体合作,实现资源共享和优势互补,降低初创企业运营风险。
030201研发投入对初创企业生存能力影响机制高科技行业对技术创新依赖度较高,研发投入对初创企业生存能力影响显著。
仪表放大器的使用
仪表放大器的应用技巧(摘)硬件知识 2009-08-25 10:18 阅读51 评论0字号:大中小Charles Kitchin,Lew Counts美国模拟器件公司长期以来,为仪表放大器供电的传统方法是采用双电源或双极性电源,这具有允许正负输入摆幅和输出摆幅的明显优势。
随著元器件技术的发展,单电源工作已经成为现代仪表放大器一个越来越有用的特性。
现在许多数据采集系统都是采用低电压单电源供电。
对於单电源系统,有两个至关重要的特性。
首先,仪表放大器的输入范围应当在正电源和负电源之间(或接地电压)扩展。
其次,放大器的输出摆幅也应当接近电源电压的两端(R-R),提供一个与电源电压的任一端或地电位相差100mV(或小於100mV)以内的输出摆幅(V-+0.1V~V+-0.1V)。
比较起来,一个标准的双电源仪表放大器的输出摆幅只能与电源电压的任一端或地电位相差1V或2V以内。
当采用5V单电源工作时,这些仪表放大器仅具有1V或2V输出电压摆幅,而真正的R-R输出仪表放大器能提供几乎与电源电压一样高的峰峰输出摆幅。
另一个重要点是单电源或R-R仪表放大器采用双电源仍能工作(甚至更好)并且通常其工作电源电压比传统的双电源器件低。
电源解耦是一个经常被工程师忽视的重要细节。
通常,旁路电容器(典型值为0.1μF)连接在每个IC的电源引脚和地之间。
尽管通常情况适合,但是这在实际应用中可能无效或甚至产生比根本没有旁路电容器更坏的瞬态电压。
因此考虑电路中的电流在何处产生,从何处返回和通过什麽路径返回是很重要的问题。
一旦确定,应当在地周围和其他信号路径周围旁路这些电流。
图1、电源旁路的推荐方法图2、一个没有输入接地返回的AC耦合仪表放大器电路通常,像运算放大器一样,大多数单片仪表放大器都有其以电源的一端或两端为参考端的积分器并且应当相对输出参考端解耦。
这意味著对於每颗晶片在每个电源引脚与仪表放大器的参考端在PCB上的连接点之间应连接一个旁路电容器,如图1所示。
马波斯气动量仪气电转换放大器调整说明书概要
马波斯气动量仪气电转换放大器灵敏度及零位调整操作说明书一、概略各部图示:放大器电源a. 灵敏度调节钮(倍率调节钮)。
d. 放大器进气口。
b. 零位调节钮。
e. 排气口。
c. 放大器出气口(至气测头)。
f. 电源指示灯。
g. 电源开关。
二、测量前准备1. 按要求准备好马波斯工作的电源和气源。
(供气压力0.15~0.2Mpa,供气压力恒定,气源干燥无水、无油)2. 将“灵敏度调节钮”、“零位调节钮”右旋到底(全部关闭)。
三、确认当前测量事件对于放大器灵敏度和零位所需要调节的方向,方法如下:1.样件或标准环选用的原则:1.1 要避免样件圆度及锥度不良对测量所造成的误差。
1.2 要尽量按照工艺控制上下限的范围选用样件。
2. 准备好二个已经标定好实际尺寸的产品样件或标准环,按标定值计算出它们的绝对值差如 D1 = V1max-V1min;3. 将两个样件分别放入气动测头,按触摸屏显示值计算出它们的绝对值差如D2 = V2max-V2min;4. 调整方向的确定:如D1 > D2,则“灵敏度调节钮”和“零位调节钮”都要统一向右调节;如D1 < D2,则“灵敏度调节钮”和“零位调节钮”都要向左调节。
四、内径测量调整举例说明:1. 假定两个产品样件标定值分别为 V1max = -1μm;V2max = -10μm;则 D1 = V1max-V1min = -1-(-10=9μm;那么D = D1/2 = 9/2 = 4.5μm;2. 将气动测头放入大尺寸样件,调节“灵敏度调节钮”直至触摸屏显示值 = D = 4.5μm;3. 将气动测头放入小尺寸样件,调节“零位调节钮”直至触摸屏显示值 = -D = -4.5μm;4. 再将气动测头放入大尺寸样件,调节“灵敏度调节钮”直至触摸屏显示值 =D = 4.5μm;5. 再将气动测头放入小尺寸样件,调节“零位调节钮”直至触摸屏显示值 = -D = -4.5μm;6. 反复多次直至气动测头放入大尺寸样件显示值= 4.5μm;气动测头放入小尺寸样件显示值 = -4.5μm;7. 最后将气动测头放入小尺寸样件,调节“零位调节钮”使显示值 = -10μm即可。
TI PGA280 高精度仪表放大器数据手册说明书
ProductFolderOrderNowTechnicalDocumentsTools &SoftwareSupport &CommunityPGA280ZHCSL30B–JUNE2009–REVISED MARCH2020 PGA280零漂移、高电压、可编程增益仪表放大器1特性•宽输入电压范围:在±18V电源下,为±15.5V•二进制增益步长:128V/V至1/8V/V•额外比例缩放因子:1V/V和1⅜V/V•低失调电压:在G=128时为3μV•失调电压的近零长期漂移•近零增益温漂:0.5ppm/°C•出色的线性度:1.5ppm•出色的共模抑制比(CMRR):140dB•高输入阻抗•超低的1/f噪声•差分信号输出•过载检测•输入配置开关矩阵•断线测试电流•可扩展SPI™(具有校验和)•通用I/O端口•TSSOP-24封装2应用•模拟输入模块•数据采集(DAQ)•飞机发动机控制•电池测试3说明PGA280是一款高精度仪表放大器,具有数字控制增益和信号完整性测试功能。
该器件具有低失调电压,且失调电压、增益温漂和1/f噪声近乎为零,还具有出色的线性度、共模抑制比和电源抑制比,可支持高分辨率的精密测量。
36V电源电压和宽、高阻抗输入范围符合通用信号测量的要求。
特殊电路可防止多路复用器(MUX)开关产生浪涌电流。
另外,输入开关矩阵可实现在过载条件下轻松进行重新配置和系统级诊断。
可配置的通用输入/输出(GPIO)提供数种控制和通信功能。
SPI经扩展可与更多器件通信,仅需四个ISO耦合器即可实现隔离。
PGA280采用TSSOP-24封装,额定工作温度范围为–40°C至+105°C。
如需了解所有可用封装,请参阅数据表末尾的封装选项附录。
器件比较特性产品23位分辨率Δ-Σ模数转换器ADS1259斩波稳定仪表放大器,RR I/O,5V单电源INA333高精度PGA,G=1、10、100、1000PGA204高精度PGA,JFET输入,G=1、2、4、8PGA206典型应用PGA280ZHCSL30B–JUNE2009–REVISED 目录1特性 (1)2应用 (1)3说明 (1)4修订历史记录 (2)5Pin Configuration and Functions (3)6Specifications (4)6.1Absolute Maximum Ratings (4)6.2Electrical Characteristics (4)6.3Timing Requirements:Serial Interface (7)6.4Typical Characteristics (8)7Detailed Description (15)7.1Overview (15)7.2Functional Block Diagram (15)7.3Feature Description (16)7.4Device Functional Modes (24)7.5Programming (26)7.6Register Map (31)8Application and Implementation (38)8.1Application Information (38)9Power Supply Recommendations (39)10器件和文档支持 (41)10.1接收文档更新通知 (41)10.2支持资源 (41)10.3商标 (41)10.4静电放电警告 (41)10.5Glossary (41)11机械、封装和可订购信息 (41)4修订历史记录注:之前版本的页码可能与当前版本有所不同。
AD620仪表放大使用说明
作者:黃凱(2002-05-05),推薦:徐業良(2002-05-25)。
AD620儀表放大器使用說明在㆒般訊號放大的應用㆗通常只要透過差動放大電路即可滿足需求,然而基本的差動放大電路精密度較差,且差動放大電路㆖變更放大增益時,必須調整兩個電阻,影響整個訊號放大精確度的變因就更加複雜。
儀表放大電路則無㆖述的缺點,本文將先簡介儀表放大電路,然後再說明AD620儀表放大IC 的使用方式及應用範例。
1. AD620儀表放大器簡介圖1儀表放大電路是由㆔個放大器所共同組成,其㆗的電阻R 與R x 需在放大器的電阻㊜用範圍內(1k W ~10k W)。
藉由固定的電阻R ,我們可以調整R x 來調整放大的增益值,其關係式如式(1)所示,唯須㊟意避免每個放大器的飽和現象(放大器最大輸出為其工作電壓±)。
Vdc )(21021V V R R V x -÷÷øöççèæ+= (1)圖1. 儀表放大電路示意圖㆒般而言,㆖述儀表放大器都㈲包裝好的成品可以買到,我們只需外接㆒電阻(即式(1)㆗之R x),依照其㈵㈲的關係式去調整㉃所需的放大倍率即可。
以㆘即介紹AD620儀表放大器的使用方法。
圖2所示為AD620儀表放大器的腳位圖。
其㆗1、8接腳要跨接㆒電阻來調整放大倍率(作用同式(1)㆗之R x),4、7接腳需提供正負相等的工作電壓,由2、3接腳輸入的放大的電壓即可從接腳6輸出放大後的電壓值。
接腳5則是參考基準,如果接㆞則接腳6的輸出即為與㆞之間的相對電壓。
AD620的放大增益關係式如式(2)、式R(3)所示,藉由此㆓式我們即可推算出各種增益所要使用的電阻值了。
G圖2. AD620腳位示意圖14.49+W =GR k G (2) 14.49-W =G k R G (3)AD620的基本㈵點為精確度高、使用簡易、低雜訊,應用㈩分廣泛,表1為AD620的規格㈵性總覽。
微控技术论坛-中国MSP430单片机技术论坛 - 模拟前端电路设
仪表放大器的正確使用方法摘自:EDN作者:Charles Kitchin及Lew Counts,Analog Devices儀表放大器的正確使用方法將現實世界的訊號連到儀表放大器時所應避免的一些常見應用問題。
儀表放大器(instrumentation amplifier)被廣泛地應用在現實世界中的資料截取。
然而,設計工程師在使用它們時,卻經常會出現不當使用的情形。
具體來說,儘管現代儀表放大器具有優異的共模抑制(common-mode rejection,CMR),但設計工程師必須限制總共模電壓及信號電壓,以避免放大器內部輸入緩衝的飽和。
不幸的是,設計工程師經常忽略此一要求。
其他常見的應用問題則是由以下因素所引起的,包括以高阻抗源驅動儀表放大器的基準端;在增益很高的情況下來操作低供應電壓的儀表放大器電路;儀表放大器輸入端與交流耦合,但卻沒有提供直流對地的返回路徑;以及使用不匹配的 RC 輸入耦合元件。
儀表放大器快速入門儀表放大器是具有差分輸入和單端輸出的閉環增益電路區塊。
儀表放大器一般還有一個基準輸入端,以便讓使用者可以對輸出電壓進行上或下的位準移位(level-shift)。
使用者還可以一個或多個的內部或外部電阻來設定增益。
圖 1 是一個橋式前置放大器(bridge-preamplifier)電路,這是一種典型的儀表放大器應用電路。
當檢測到訊號時,該橋式電阻(bridge-resistor)值即改變,使得橋的平衡被破壞,而引起它的差分電壓改變。
此一信號輸出即是差分電壓,它可以直接連接到儀表放大器的輸入端。
另外,在零信號(zero-signal)情況下,在兩條線路上也都會出現恆定的直流電壓。
在這兩條輸入線路上的直流電壓是相同的,或是共模的。
正常情況下,儀表放大器會抑制共模直流電壓,或同時出現在兩根線上的任何電壓,如雜訊和嗡嗡聲(hum),而放大兩線間電壓差距的差分訊號電壓。
CMR:運算放大器與儀表放大器的對比對許多應用來說,要從雜訊、嗡嗡聲或直流偏移電壓背景中提取出微弱的信號,CMR 特性非常重要。
仪表放大器及应用
仪表放大器及应用 1 概述仪表放大器是一种高增益、直流耦合放大器,它具有差分输入、 单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点。
差分放大器和仪表放大器所采用的基础部件范文先生网收集整理运 算放大器基本相同,它们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。
标准运算放大器是单端器件,其传输函数主要由反馈网络决定;而差 分放大器和仪表放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号, 因而具有很高的共模抑制比CMR。
它们通常不需要外部反馈网络。
用分离元件构建仪表放大器IA需要花费很多的时间和精力,而采用 集成仪表放大器IA或差分放大器则是一种简便而又可行的替换方案。
为了更好的理解仪表放大器IA,了解共模抑制比CMR的重要性, 这里以图1所示的惠斯通电桥变送器来进行说明,图1中,R1=R2= R3=R4=5kΩ,激励电压Vex为10V。
这样,在空载条件下,对电桥进行计算可得V1=VexR2/R2 +R1,V1=5VV2=VexR3/R3+R4,V2=5V所以V =V1-V2=5V-5V=0V变送器输出就是电桥两个输出端的电 压差 ΔV。
假定有某个激励加在电桥的4个活动臂上,并使得R1和R4的值有 所增加,同时R2和R3的值有所减少;此时若取R1=R4=5001 Ω,R2=R3=4999Ω,Vex=10V,那么可得V1=5.00 1V V2=4.999V,实际上,人们所关心的信号是 ΔV=V1- V2=2mV。
因此,通过对共模电压CMV进行计算可知即便电桥不平衡,共模电 压CMV仍然等于V1+V2,/2=5V。
理想情况下,此电路的输出是Vo=ΔV· Gain。
上述计算表明,在有大的共模信号时,测量一个微弱的电压信号比较 困难;而 ΔV以mV为单位则可通过测量两个较大的电压信号V2与V1 来获得,这两个电压均可在伏特级。
2 误差早期比例计量是用检流计实现的,它不像IA不受共模电压的困 扰。
INA333 微功耗、零漂移、轨到轨输出仪表放大器说明书
V OUTREFR GProduct FolderSample &BuyTechnical Documents Tools &SoftwareSupport &CommunityINA333ZHCSAK0C –JULY 2008–REVISED DECEMBER 2015INA333微功耗(50μA)、零漂移、轨到轨输出仪表放大器1特性•低偏移电压:25µV (最大值),G ≥100•低漂移:0.1μV/°C ,G ≥100•低噪声:50nV/√Hz ,G ≥100•高共模抑制比(CMRR):100dB (最小值),G ≥10•低输入偏置电流:200pA (最大值)•电源范围:1.8V 至5.5V•输入电压:(V–)+0.1V 至(V+)–0.1V •输出电压:(V–)+0.05V 至(V+)–0.05V •低静态电流:50μA•工作温度范围:-40°C 至+125°C •已过滤射频干扰(RFI)的输入•8引脚VSSOP 和8引脚WSON 封装2应用范围•桥式放大器•心电图(ECG)放大器•压力传感器•医疗仪表•便携式仪表•衡器•热电偶放大器•电阻式温度检测器(RTD)传感器放大器•数据采集3说明INA333器件是一款低功耗的精密仪表放大器,具有出色的精度。
该器件采用通用的三运算放大器设计,并且拥有小巧尺寸和低功耗特性,非常适合各类便携式应用。
可通过单个外部电阻在1到1000范围内设置增益。
INA333设计为采用符合行业标准的增益公式:G =1+(100k Ω/R G )。
INA333器件拥有超低的偏移电压(25μV ,G ≥100),出色的偏移电压漂移(0.1μV/°C ,G ≥100),以及较高的共模抑制比(100dB ,G ≥10)。
该器件可由低至1.8V (±0.9V)的电源供电运行,静态电流仅为50μA ,因此非常适合电池供电类系统。
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仪表放大器的正确使用方法
仪表放大器被广泛地应用在现实世界中的资料截取。
然而,设计工程师在使用它们时,却经常会出现不当使用的情形。
具体来说,尽管现代仪表放大器具有优异的共模抑制CMR,但设计工程师必须限制总共模电压及信号电压,以避免放大器内部输入缓冲的饱和。
不幸的是,设计工程师经常忽略此一要求。
常见的应用问题多是由以下因素所引起的:
1、以高阻抗源驱动仪表放大器的基准端;
2、在增益很高的情况下,操作低供应电压的仪表放大器电路;
3、仪表放大器输入端与交流耦合,但却没有提供直流对地的返回路径;
4、使用不匹配的RC 输入耦合元件。
常见问题
与分立器件相比,现代集成运算放大器和仪表放大器为设计工程师带来了许多好处。
虽然提供了许多巧妙、有用并且吸引人的电路。
往往都是这样,由于仓促地组装电路而会忽视了一些非常基本的问题,从而导致电路不能实现预期功能- 或者可能根本不工作。