AD8230自穩零儀表放大器

 

AD8230是一款儀表放大器，基於自穩零拓撲結構，同時具有高共模信號抑製性能。

 

內部信號路徑由一個有源差分采樣保持級(前置放大器)構成，其後是一個差分放大器(增益放大器)。這zhe兩liang個ge放fang大da器qi以yi自zi穩wen零ling方fang式shi來lai最zui大da程cheng度du地di減jian少shao失shi調tiao和he漂piao移yi。全quan差cha分fen拓tuo撲pu結jie構gou會hui提ti高gao信xin號hao對dui寄ji生sheng噪zao聲sheng和he溫wen度du效xiao應ying的de抗kang擾rao度du。放fang大da器qi增zeng益yi由you兩liang個ge外wai部bu電dian阻zu進jin行xing設she置zhi，以yi便bian於yu實shi現xianTC匹配。AD8230可以接受的輸入共模電壓範圍是電源電壓(±5 V)之內(含電源電壓)。信號采樣速率由一個6 kHz片內振蕩器和邏輯控製
，以獲得所需的非重疊時鍾相位。

 

為了簡化功能描述
，我們將使用兩個時序時鍾相位A和B來區分內部操作的順序，分別如圖1和圖2所示。相位A(采樣相位)操作如圖1所示。

 

圖1：采樣相位(相位A)中的AD8230自穩零儀表放大器

 

在相位A期間，采樣電容在共模電位下與輸入信號相連。輸入信號的電壓差VDIFF存儲於采樣電容CSAMPLE中。隻要采樣電容的共模電位不同於前置放大器，則輸入的共模電位就會影響CSAMPLE。在此期間，增益放大器與前置放大器斷開
，以便使其輸出保持在之前采樣的輸

入信號所設置的電平，即圖1中CHOLD所保持的電平。

 

在相位B中，對模擬輸入信號進行采樣時
，結果將移除輸入共模成分。相位B的狀態如圖2所示。

 

圖2：傳輸相位(相位B)中的AD8230自穩零儀表放大器

 

前置放大器的共模輸出保持在基準電位VREF。當采樣電容的底板連接到前置放大器的輸出端時，輸入信號共模電壓將被拉升至放大器的共模電壓VREF。通(tong)過(guo)這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)
，采(cai)樣(yang)電(dian)容(rong)達(da)到(dao)與(yu)前(qian)置(zhi)放(fang)大(da)器(qi)相(xiang)同(tong)的(de)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)。剩(sheng)餘(yu)的(de)差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)出(chu)現(xian)在(zai)增(zeng)益(yi)放(fang)大(da)器(qi)上(shang)
，從(cong)而(er)刷(shua)新(xin)保(bao)持(chi)電(dian)容(rong)的(de)信(xin)號(hao)電(dian)位(wei)，如(ru)圖(tu)2所示。增益放大器會調理存儲於保持電容CHOLD上的更新信號。

 

前置放大器和增益放大器都具有自穩零特性。前置放大器在相位A期間(即當采樣電容與信號源相連時)自zi動dong歸gui零ling。通tong過guo將jiang前qian置zhi放fang大da器qi的de差cha分fen輸shu入ru連lian接jie在zai一yi起qi，所suo產chan生sheng折zhe合he到dao輸shu出chu端duan的de失shi調tiao電dian壓ya被bei連lian接jie至zhi前qian置zhi放fang大da器qi的de一yi個ge輔fu助zhu端duan口kou上shang。負fu反fan饋kui會hui強qiang製zhi在zai輔fu助zhu端duan口kou產chan生sheng消xiao除chu電dian壓ya。在zai相xiang位weiB期間，前置放大器的輸入端不再短路，采樣電容則與前置放大器的輸入端和輸出端相連。前置放大器已在相位A中自動歸零，其失調處於最低水平。可利用一個單獨的指零放大器(圖中未顯示)來實現自穩零功能。有關AD8230自穩零儀表放大器工作原理的更多詳情，請參閱參考文獻3。

 

盡管AD8230在0.1 Hz至10 Hz帶寬範圍內的峰峰值RTI噪聲隻有3 µV，但是其在1 kHz下的電壓噪聲頻譜密度為240 nV/√Hz。因此，AD8230需要一個合適的輸出RC濾波器，以將測量帶寬中的噪聲降至可以接受的水平。

 

AD8230自穩零儀表放大器的主要規格如圖3所示。

 

圖3：AD8230自穩零儀表放大器的主要規格

 

ADI公司針對單電源工作模式而優化的自穩零儀表放大器有AD8553、AD8555
、AD8556和AD8557四款。

 

參考文獻：

 

1. Hank Zumbahlen, Basic Linear Design, Analog Devices, 2006, ISBN: 0-915550-28-1. Also available as Linear Circuit Design Handbook, Elsevier-Newnes, 2008, ISBN-10: 0750687037, ISBN-13: 978-0750687034. Chapter 2.

 

2. Walter G. Jung, Op Amp Applications, Analog Devices, 2002, ISBN 0-916550-26-5, Also available as Op Amp Applications Handbook, Elsevier/Newnes, 2005, ISBN 0-7506-7844-5. Chapter 2.

 

3. Charles Kitchin and Lew Counts, A Designer''''''''s Guide to Instrumentation Amplifiers, 3rd Edition, Analog Devices, 2006.

 

 

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