基于AD624的仪表放大器电路

1、第3章放大器电路设计在全国大学生电子设计竞赛中，放大器类的题目有宽带放大器(第六届，2003年)、高效率音频功率放大器(第五届，2001年)、测量放大器(第四届，1999年)和实用低频功率放大器 (第 二届，1995年)，其他竞赛作品的设计与制作也常常需要使用放大器电路，放大器芯片的选择和 应用电路设计的熟练程度是竞赛作品能否成功的关键之一。本章分八个部分，分别介绍了仪表放 大器电路、FET输入仪表放大器电路、差分放大器电路、隔离放大器电路、隔离放大器电路、采 样保持电路、宽带放大器电路、音频功率放大器电路等集成电路芯片的主要技术性能与特点、芯 片封装与引脚功能、内部结构、工作原理和应用电路设

2、计。3.1 仪表放大器电路设计3.1.1 基于AD624的仪表放大器电路1. AD624的主要技术性能与特点AD624是ADI公司生产的精密仪表放大器电路，具有峰峰值V0.2因(0.1Hz10Hz)的低噪声，v 5X10-6/C (G=1)的低增益漂移，非线性 <0.001 % (G=1200),共模抑制比最小为 130dB (G = 5001000 ),输入失调电压最大为 25因，输入失调漂移最大为 0.25因/,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 力V±8V,电流消耗5mA。工作

3、温度范围为 AD624A为-25 C+85 C, AD624S 为-55 C +125 C。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

4、；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： F40,000 +1 +20%1耳在图3.1.2中，改变连接在 SENSE和REF之间的电阻 Ri、R2、R3也可调节 AD624放大器 的增益，计算公式如下：G= (R2H20k

5、n)要求：旧十RR川f;l > 2M图3.1.1AD624的增益设置电路(增益 G=20)(R2ll20k!i)(Ri + R2 + R3) II Rl & 2KI>图3.1.2AD624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。1511AD624AD574AANALOGGROUND'SIGNAL GROUNDDIGITAL DATA OUTPUTDIGCOMAD583 SAMPLE AND HOLDOUTPUT REFERENCEANALOG P3 + 15V C -15 VDIGITAL

6、 PS,C +5V图3.1.3AD624的接地电路形式1|aF 1 出F1pF4 HM(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。+15VAD624OUTREFERENCENOTESA/D CONVERTER-INPUT OG5001112G200OG10CSENSE 嚓*L 占Q马L.E.OUTPUT图3.1.4AD624构成的桥式传感器测量电路3.1.2基于INA114仪表放大

7、器电路1. INA114的主要技术性能与特点INA114是TI公司生产的（原 BURR-BROWN 公司）精密仪表放大器电路，失调电压最大值 为50 w,温度漂移最大值为 0.25 N/C,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 M0V,电源电压范围为 受.25V+8V,电流消耗最大值为 3mA,工作温度 范围为Y0+85C。2. INA114的引脚功能与封装形式INA114采用DIP-8和SOL-16两种封装，引脚端V*in和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，Fee

8、dback 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：广 一 50 k£2口二 I HR输出电压与输入电压的关系为VO=GX ( 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10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

9、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。®10即 A V2REFZ00V- 0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 。10.0 V6一TREF102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

10、R2(R3 = 100Q )R4(R5 + R6 = 100 Q)E3.48k Q56.2k QJ4.12k Q64.9k QK5.23k Q80.6k QT5.49k Q84.5k Q(4)心电图放大器电路使用INA114构成的心电图仪放大器电路如图3.1.7所示，G=10。图3.1.7 使用INA114构成的心电图仪放大器电路3.1.3基于PGA206/207的可编程增益仪表放大器电路1. PGA206/207的主要技术性能与特点PGA206/207 是TI公司生产的（原 BURR-BROWN 公司）可编程增益的仪表放大器电路，增 益设置采用数字控制，PGA206的增益为1、2、4、8,

11、PGA207增益为1、2、5、10;增益设置时间为3.5回（0.01% ）;采用FET输入，Ib=100pA ;失调电压最大为 1.5mV ,输入过压保护为 甘0V , 电源电压范围为 甘.5V±8V,电流消耗最大值为 13.5mA ,工作温度范围为-40C+85C。2. PGA206/207的引脚功能和封装形式PGA206/PGA207 采用DIP-16或者SOL-16封装，引脚端V+in和L in为放大器信号输入端， V+和V-为电源电压正端和负端，Vo为放大器输出端，Ref为基准引脚端，Sense （Feedback）为输出放大器反馈引脚端。VoSAdjust为输入偏移调节引脚端，Dig.Ground 为数字地，Ai和A。为增益设置引脚端。3. PGA206/207的内部结构与应用电路PGA206/PGA207 的芯片内部包含有 3个运算放大器、数字控制的增益设置网络、输入保护 等电路，增益设置如表 3.1.2所列。表3.1.2PGA206/PGA207 的增益设置增益编码PGA206PGA207A1A011002201451081011采用PG