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可编程增益仪表放大器:寻找合适的器件


  来源: 21IC中国电子网 时间:2019-01-16 编辑:思杨
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还有许多器件集成多路复用器、PGIA和ADC以形成完整的DAQ解决方案。实例有ADAS3022、ADAS3023和AD7124-8。

这些解决方案的选择主要取决于输入信号源的规格。AD7124-8针对需要极高精度的慢速应用而设计,例如温度和压力测量。ADAS3022和ADAS3023适用于相对较高带宽的应用,例如过程控制或电力线监控,但其功耗高于AD7124-8。


实现分立PGIA

一些系统可能有一两个规格是上述集成器件无法满足的。通常,若存在以下要求,则用户需要利用分立器件构建自己的PGIA:

·需要更高带宽的多路复用系统,扫描速率非常高

·超低功耗

·系统需要定制的增益或衰减

·高阻抗传感器的低输入偏置电流

·极低噪声

设计分立PGIA常用的方法之一是使用具有所需输入特性的仪表放大器,例如低噪声AD8421,并搭配一个多路复用器来切换增益电阻以改变增益。



图1.AD8421和用于切换增益的多路复用器


在这种配置中,多路复用器的导通电阻实际上与增益电阻串联。该导通电阻随漏极上的电压而改变,这就带来一个问题。图2取自ADG1208数据手册,展示了这种关系。



图2.ADG1208的导通电阻与漏极电压的关系


导通电阻和增益电阻的串联组合导致增益出现非线性误差。这意味着增益将随共模电压而变化,这是很不好的。例如,AD8421需要1.1 kΩ的增益电阻以获得10倍增益。对于ADG1208,当源极或漏极电压改变±15 V时,导通电阻变化幅度高达40Ω,由此产生的增益非线性误差约为3%。若增益更大,该误差将变得更加明显,导通电阻甚至可能变得与增益电阻相当。

或者,可以使用低导通电阻的多路复用器来降低这种影响,但相应的代价是输入电容会更高。表3通过比较ADG1208和ADG1408说明了这一点。



表3.多路复用器中导通电阻与电容的权衡


开关的输入电容会导致图1所示配置产生另一个问题,因为任何给定三引脚运放仪表放大器上的RG引脚都对电容非常敏感。开关电容可能导致该电路出现峰化或不稳定。更大的问题是RG引脚上的电容不平衡导致交流共模抑制比(CMRR)降低,而CMRR是仪表放大器的一项关键规格。图3中的仿真图显示了AD8421的增益引脚上使用不同多路复用器时CMRR的降低情况。该图清楚地表明,随着电容的增加,CMRR降幅更大。


 

关键词:仪表放大器 数据采集系统 信噪比    浏览量:4174

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