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高性能加法器采用儀表放大器

發布時間:2014-12-15 11:37    發布者:designapp

        隨著儀表放大器的成本日益下降,在傳統上采用運算放大器的應用中,使用儀表放大器可提升性能。
圖1所示的運放加法器有以下幾個缺點:

1.輸入阻抗不高,由各信號的輸入電阻決定。 當驅動信號的源阻抗很大或需要低阻抗驅動源設計時,這會引起增益誤差。
2.電路無共模抑制能力,因此輸入必須是單端。

3.最為明顯的是,整個系統的性能受增益最大的通道限制。 一個通道的增益增加會導致所有通道的帶寬降低、失真提高、系統噪聲增加。 為了限制這些影響,即便是低性能加法器,也需要高性能、高帶寬運算放大器。
該運放加法器的噪聲增益為1+10k/(10||10k)。 噪聲增益主要由增益最高的輸入信號(10歐姆輸入)決定,但所有輸入的失調電壓、增益誤差、噪聲和失真都會提高。



圖1. 運放加法器


高性能、低成本儀表放大器提供了一種新穎的替代方案,可解決其中的許多問題。
儀表放大器的輸出電壓與In+和In–之間的壓差成正比。 將一個電阻(Rgain)連接到Rg引腳便可放大該信號。 輸出電壓在基準引腳和輸出引腳之間產生。 這樣,基準引腳就可以用來級聯加法器配置中的多個信號,如圖2所示。 每個儀表放大器可以設置不同的增益。




       
與簡單的運放加法器相比,該系統有以下幾個優點:

1.每個輸入都具有極高的輸入阻抗。
2.每個信號都具有獨立的共模抑制,由連接到該通道的儀表放大器決定。 通道增益越高,共模抑制能力也越強,誤差越小。
3.利用儀表放大器的反相或同相端,可以輕松加減信號。
4.需要時,儀表放大器支持使用差分輸入信號。
5.各信號的失真、噪聲增益和帶寬與其他信號無關。 這使得失調電壓、增益誤差、噪聲和失真更低。



圖2. 儀表放大器加法器


圖3的“總諧波失真加噪聲”曲線顯示,雖然儀表放大器的帶寬為1 MHz且功耗為1 mA,而運算放大器的帶寬為8 MHz且功耗為4.5 mA,但儀表放大器加法器的失真性能卻要比運放加法器高出5倍。



圖3. 儀表放大器加法器和運放加法器的THD+N





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