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了解儀表放大器—鉆石圖工具的秘密

發(fā)布時間:2018-03-21 來源:Christoph K?mmerer 責任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】在許多情況下,儀表放大器具有參考輸入引腳。在參考引腳上增加電壓會使輸出信號升高同等電壓。這樣就能簡單精確地將儀表放大器的輸出調(diào)整到ADC所需的輸入電平,從而可以使用ADC的完整輸入范圍,同時提高分辨率。在具有高共模信號的情況下,另一優(yōu)勢是極為出色的共模抑制比和高精度。
 
儀表放大器是適合壓力或溫度測量等各種應(yīng)用的出色組件,它的主要作用包括信號放大和阻抗適配。
 
在許多情況下,儀表放大器具有參考輸入引腳。在參考引腳上增加電壓會使輸出信號升高同等電壓。這樣就能簡單精確地將儀表放大器的輸出調(diào)整到ADC所需的輸入電平,從而可以使用ADC的完整輸入范圍,同時提高分辨率。在具有高共模信號的情況下,另一優(yōu)勢是極為出色的共模抑制比和高精度。
 
圖1所示為典型3運算放大器設(shè)計中儀表放大器的內(nèi)部原理圖。AD8421具有通用特性,適合各種應(yīng)用。
 
了解儀表放大器—鉆石圖工具的秘密
圖1. 典型儀表放大器的內(nèi)部架構(gòu)
 
使用儀表放大器時應(yīng)當意識到,最大輸出電壓取決于輸入信號(共?;虿罘中盘枺⒃鲆?、電源電壓以及可能來自內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制。在3運算放大器架構(gòu)中,第一級放大器(反相和同相輸入)以預(yù)設(shè)增益放大輸入信號。第二級放大器起到的是減法器作用。輸出信號由兩個輸入信號相減而構(gòu)成。參考電壓會加到生成組合輸出的信號中。
 
生成這種內(nèi)部模擬信號后,不同的因素現(xiàn)在可能導(dǎo)致內(nèi)部飽和,并可能減少最大工作區(qū)域。
 
這些因素如下:
 
1.輸入電壓信號對于預(yù)設(shè)增益過高
 
2.參考電壓對于生成的輸出電壓信號過高
 
3.電源電壓過低
 
輸出電壓和儀表放大器工作區(qū)域取決于最大輸入信號、增益、參考電壓以及所選架構(gòu)的限制,因此兩者計算起來都有難度。如果把這些因素放在一張圖中,可以得到一個菱形圖,即所謂的鉆石圖。菱形圖的空間表示可能的工作區(qū)域。計算起來并不簡單,因為有多個輸入和輸出。
 
儀表放大器鉆石圖工具是一款由ADI公司開發(fā)的在線工具,可用于此類計算。該工具可自動為所需輸出信號的參考電壓、輸入信號、電源電壓和增益計算可能的配置。它通過圖形顯示特定輸出信號可能的參數(shù)組合。
 
該工具包含所有ADI儀表放大器的規(guī)格,使用起來快捷方便。
 
圖2至圖4所示為該工具的圖形用戶界面及其鉆石圖、內(nèi)部電路和建議使用的工具選項對應(yīng)的窗口。
 
在第一個窗口(圖2)中,您可以輸入所需的全部參數(shù),計算鉆石圖,并將其直觀顯示出來(可能的參數(shù)包括輸入信號、增益、電源電壓和參考電壓)。對于輸入信號,您可以選擇共模信號或差分信號。此外,該工具還有助于確定所選放大器的局限性并區(qū)分輸入-輸出和內(nèi)部限制?,F(xiàn)在可以估算工作區(qū)域。一般來說,建議在運算時不要太接近鉆石圖極限。
 
了解儀表放大器—鉆石圖工具的秘密
圖2. 儀表鉆石圖
 
儀表放大器鉆石圖工具的第二個窗口提供該放大器的內(nèi)部視圖,并顯示詳細的原理圖(圖3)。通過此視圖可以看到技術(shù)細節(jié)和各自的內(nèi)部電壓。在需要檢查設(shè)計中可能的錯誤時,這一點非常重要。另外還提供控制模式來評估所選參數(shù)并提供替代方案(圖4)。
 
了解儀表放大器—鉆石圖工具的秘密
圖3. 儀表放大器簡化原理圖
 
了解儀表放大器—鉆石圖工具的秘密
圖4. 建議使用的儀表放大器
 
借助儀表放大器鉆石圖工具,ADI可以幫助您揭開鉆石圖的秘密。該工具提供簡單的用戶界面,24/7全天候在線可用,您可以隨時選擇和評估各種儀表放大器并設(shè)計更復(fù)雜的原理圖。
 
本文轉(zhuǎn)載自亞德諾半導(dǎo)體。
 
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