ad623单电源、电源限输出仪表放大器原理及应

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1、AD623单电源、电源限输出仪表放大器的原理及应AD623单电源、电源限输出仪表放大器的原理及应摘要：介绍了美国ADI公司最新推出的单电源供电(+3~+12V)输出摆幅能达到电源电压的集成仪表放大器AD623的基本原理、使用方法和典型应用。AD623具有低功耗、宽电源范围和电源限输出特性，它非常适合电池供电应用场合。关键词：仪表放大器电源限输出单电源1概述AD623仪表放大器是美国模拟器件公司(AnalogDevicesInc.,简称ADI)最近推出的一种低价格、单电源、输出摆幅能达到电源电压(通常称之为电源

2、限输出，即railtorailoutput)的最新仪表放大器。主要特点是：(1)AD623使用一只外接电阻设置增益(G)，高达1000，从而给用户带来极大方便。(2)AD623具有优良的直流特性：增益精度01%(G=1)，增益漂移25ppm(G=1),输入失调电压最大100μV(AD623B)，输入失调电压漂移1μV/°C(AD623B)，输入偏置电流最大25nA。(3)AD623具有优良的CMRR(它随增益增加而增加)，使误差最小。电源线噪声及其谐波都受到抑制，因为CMRR抑制频率高达200Hz。(4)AD

3、623带宽800kHz(G=1),达001%建立时间20μs(G=10)。(5)AD623的输入共模范围很宽，可以放大比地电位低150mV的共模电压。虽然AD623单电源供电能达到最佳性能，但双电源供电(±25~±60V)也能提供优良的性能。(6)AD623低功耗(电源电流最大575μA)、宽电源范围和电源限输出特性非常适合电池供电应用场合。电源限输出特性使低电源供电条件下，电源限输出级使其动态范围达到最大。(7)AD623可以取代分立器件搭成的仪表放大器具有优良的线性度、温度稳定性和小体积可靠性。(8)AD

4、623仪表放大器采用8脚工业标准封装形式，即DIP，SOIC和小型SOIC三种形式，其引脚排列如图1所示。迄今为止，尚未见到一种仪表放大器的性能能达到AD623的水平。AD623主要用于低功耗医用仪表放大器、传感器接口，热电偶放大器，工业过程控制、低功耗数采系统及差动放大器。2基本原理21基本电路结构图1AD623引脚排列AD623是在传统的三运放结构基础上改进的一种新型仪表放大器，其基本电路结构如图2所示。AD623与传统三运放结构仪表放大器(例如AD620)的不同之处是在两个输入放大器之前分别加两个PNP

5、晶体管作为电压缓冲器，以便向两个输入放大器提供共模信号，并且符合电源限输入运放电路结构的要求。输出放大器用来将差动电压转换成单端电压，它还对前面两个输入放大器输出的共模信号起到抑制作用。图2AD623基本电路结构由于AD623电路结构中的三个运放输出摆幅都能达到任一电源限，而且其共模电压范围可扩展到负电源限以下，所以提高了AD623的输出信号范围。AD623中的三个运放都是电压反馈型运放(VFA)，所以当增益增加时，AD623带宽减小。AD623的增益(G)是用一个精密电阻(01%~1%精度)RG设置的，不管

6、脚1和8之间的阻抗如何。应该注意，如果G=1，RG不必连接。电阻选择计算公式为：RG=100kΩ/(G-1)AD623的参考端(REF)电位用来确定零输出电压，当负载与系统的地不明确共地时特别有用。它提供一种对输出引入精密补偿的直接方法。还可以利用参考端提供一个虚地电压来放大双极性信号。参考端允许电压变化范围为-VS~+VS。如果AD623相对地输出，则参考端应接地。AD623的误差很低，有两个误差源：输入误差和输出误差。当折合到输入端(RTI)时，输出误差除以增益，实际上在增益很高时，输入误差起主要作用；在

7、低增益时，输出误差起主要作用。对给定增益，总失调电压(VOS)由下式计算：总误差(RTI)=输入误差+输出误差/增益总误差(RTO)=输入误差×增益+输出误差22基本接线方式AD623仪表放大器既可单电源供电(-VS=0V，+VS=+30~+12V)，也可双电源供电(VS=±25~±6V)，不同方式的接线图如图3所示。应该注意，电源去耦电容应靠近电源管脚，最好选用表面贴装01μF陶瓷片状电容和10μF钽电解电容。AD623的电源管脚内部设有两个箝位二极管，用来保护输入端、参考端、输出端和增益电阻端耐受比电源电

8、压高或低03V的过压。这对所有的增益，当电源接通和切断时均有保护作用，在信号源和放大器分别供电的情况下尤为重要。如果过压(VOVER)超过上述值，在两个输入端应外加限流电阻，使通过二极管的电流限制到10mA，如图4所示。3典型应用31单电源数采系统将双极性信号接到单电源模数转换器(ADC)上通常是件很困难的事情。因为这要将双极性信号范围变换成ADC的允许输入范围。图5给出了实现这种变换的一种简捷方法