基于AD624的仪表放大器电路.doc

第3章 放大器电路设计 在全国大学生电子设计竞赛中，放大器测量放大器第四届1999年）实用低频功率放大器（第二届）是竞赛作品能否成功的关键之一。本章分个部分，分别介绍了、、、、、、、μV（0.1Hz～10Hz）的低噪声，＜5×10-6/℃（G=1）的低增益漂移，非线性0.001％（G＝1～200），共模抑制比最小为130dB（G＝500～1000），输入失调电压最大为25μV，输入失调漂移最大为0.25μV/℃，增益带宽为25MHz，利用引脚端可设置增益为1、100、200、500或者1000，内置补偿电路，无需外接元器件。工作电源电压±6V～±18V，电流消耗5mA。工作温度范围为AD624A为-25℃～+85℃，AD624S为-55℃～+125℃。 2. AD624的引脚功能与封装形式 AD624采用DIP-16封装，引脚端8（+VS）和7（-VS）连接电源电压的正端和负端；引脚端1（-INPUT）和2（+INPUT）为放大器的正负输入端；引脚端16（RG1）和3（RG2）以及引脚端31、12和11（G=100、G=200、G=500）为增益设置引脚端；引脚端4和5（INPUT NULL）为输入零点调节端；引脚端14和15（OUTPUT NULL）为输出零点调节端；引脚端9（OUTPUT）为输出引脚端；引脚端6（REF）为基准引脚端。 3. AD624的内部结构与应用电路 AD624的芯片内部包含有前置放大器、增益调节电阻和输出放大器等电路。 （1）增益设置 在G=100和RG2之间直接连接一根导线，可设置增益为100。采用同样的方法，可设置增益为200或者500。 AD624的增益设置电路如图3.1.1和图3.1.2所示。在图3.1.1中，改变连接在RG1和RG2之间的电阻RG可调节AD624放大器的增益为： 在图3.1.2中，改变连接在SENSE和REF之间的电阻R1、R2、R3也可调节AD624放大器的增益，计算公式如下： 要求：。 图3.1.1 AD624的增益设置电路（增益G＝20） 图3.1.2 AD624的增益设置电路（增益G＝2500） （2）接地 在一个数据采集系统中，AD624的接地电路形式如图3.1.3所示。 图3.1.3 AD624的接地电路形式 （3）AD624构成的桥式传感器测量电路 AD624构成的桥式传感器测量电路如图3.1.4所示，AD584和AD707构成一个可调的基准电压源，输出电压为10V。电位器R6和R2完成零点的粗调和细调。如果传感器桥路灵敏度为2mV/V，输出满刻度为10V。 图3.1.4 AD624构成的桥式传感器测量电路 3.1.2 基于INA114仪表放大器电路 1. INA114的主要技术性能与特点 INA114是TI公司生产的μv，温度漂移最大值为0.25μV／℃，输入偏置电流最大值为2nA，共模抑制比最小值为115 dB，输入过压保护为±40V，电源电压范围为±2.25V～±18V，电流消耗最大值为3mA，工作温度范围为–40～+85℃。 SOL-16两种封装，引脚端V＋IN和V－IN为放大器信号输入端，V+和V-为电源电压正端和负端，RG连接增益调节电阻，VO为放大器输出端，Ref为基准引脚端，Feedback为输出放大器反馈引脚端。 3. INA114的内部结构与应用电路 INA114的芯片内部包含有3个运算放大器、输入保护等电路。 （1）增益设置 INA114放大器的增益由连接在RG引脚端的电阻RG设置，增益G的计算公式如下： 输出电压与输入电压的关系为VO=G×（V＋IN－V—IN）。 在需要较大增益时，电阻RG值较小，如5000倍的增益对应的RG值仅为10Ω，因此需要注意线路电阻对放大倍数影响。为了减小增益漂移，外接电阻的温度系数必须很低。另外，增益大小与被测信号频率高低也有很大关系，根据器件的增益带宽积指标，当输入信号频率在1kHz时，增益大小不能超过1000倍；当输入信号频率为100 kHz时，增益值不能超过10倍。 （2）输出偏移微调 输出偏移微调电路如图3.1.5所示，在Ref引脚端加上一个外部电压进行调节。 图3.1.5 INA114的输出偏移微调电路 （3）热电偶放大器电路 使用INA114构成的热电偶放大器电路如图3.1.6所示，电路具有冷端补偿，对于不同类型的热电偶，电阻R2和R4的取值不同，见表3.1.1。 图3.1.6 使用INA114的热电偶放大器电路 表3.1.1 对于不同类型的热电偶电阻R2和R4的取值 热电偶类型 R2 （R3 = 100ΩR4 （R5 + R6 = 100Ω）E 3.48kΩ 56.2kΩ J 4.12kΩ 64.9kΩ K 5.23kΩ 80.6kΩ T 5.49kΩ 84.5kΩ