仪表放大器有什么用

  • 分类:应用
  • 作者:航晶微电子
  • 来源:
  • 发布时间:2021-08-13
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 1.仪表放大器有什么作用   仪表放大器有时会被错误地理解,不是所有用于仪器仪表的放大器都是仪表放大器,并且所有的仪表放大器决不只用于仪器仪表。仪表放大器最重要功能是能在噪声环境中检测出微弱信号。因为噪声电压通常表现为共模信号,而有用信号则是差分信号,所以利用仪表放大器的高共模抑制特性(CMR),能将有用信号从噪声中提取并放大。另外,在仪表放大器实际应用中的信号源通常具有几千欧(kΩ)甚至更高的输出阻抗,所以要求放大器具有非常高的输入阻抗(通常达到GΩ级),仪表放大器不但能满足这一要求,而且两个输入端的输入阻抗是相等的。仪表放大器的工作频率一般从直流(DC)到大约1MHz之间。在较高频率时,输入电容影响比输入电阻更重要,此时,通常使用差分放大器来处理高速信号,这样虽然提高了速度,但却降低了输入阻抗。

 

  1.仪表放大器有什么作用

  仪表放大器有时会被错误地理解,不是所有用于仪器仪表的放大器都是仪表放大器,并且所有的仪表放大器决不只用于仪器仪表。仪表放大器最重要功能是能在噪声环境中检测出微弱信号。因为噪声电压通常表现为共模信号,而有用信号则是差分信号,所以利用仪表放大器的高共模抑制特性(CMR),能将有用信号从噪声中提取并放大。另外,在仪表放大器实际应用中的信号源通常具有几千欧(kΩ)甚至更高的输出阻抗,所以要求放大器具有非常高的输入阻抗(通常达到GΩ级),仪表放大器不但能满足这一要求,而且两个输入端的输入阻抗是相等的。仪表放大器的工作频率一般从直流(DC)到大约1MHz之间。在较高频率时,输入电容影响比输入电阻更重要,此时,通常使用差分放大器来处理高速信号,这样虽然提高了速度,但却降低了输入阻抗。

  2.如何防止仪表放大器输入端过压

  设计工程师需要外部电阻防止太大的驱动电流通过内部ESD箝位二极管产生的过压。限流电阻的阻值取决于仪表放大器的噪声水平、电源电压和所需要的过压保护。在仪表放大器的数据手册中给出推荐值。

  由于采用外部限流电阻会增加噪声,所以另外一种方法是使用外部大电流箝位二极管,以大幅度减少阻值。必须注意到,大多数普通二极管都具有很大的漏电流,从而会在仪表放大器的输出端产生很大的失调误差。由于这种漏电流与温度呈指数关系增加,所以设计工程师在高阻抗信号源应用中不应使用普通二极管。

  3.RFI滤波是如何工作的

  传感器与仪表放大器之间的长导线容易受到射频干扰(RFI)。仪表放大器对RF整流之后会表现为DC输出失调误差。一种在RF干扰到达仪表放大器之前滤除RF干扰的解决方案如图所示。元件R1a和C1a构成同相输入端的低通滤波器,同样元件R1b和C1b构成反向输入端的低通滤波器。

  重要的是上述两个低通滤波器的截止频率应当很好地匹配,否则会将共模信号转换成差分信号。C2至少是C1的10倍,高频时由于两输入端“短路”有点儿放宽了这个要求。尽管如此,C1a和C1b匹配至关重要。它们应该选用±5%的C0G薄膜电容。这种滤波器的差分带宽为{1/2πR(2C2+C1)},其共模带宽为[1/2πR1C1)]。

 

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