基本原理
仪表放大器是差分放大器的一种改良,具有输入缓冲器,不需要输入阻抗匹配,使放大器适用于测量以及电子仪器上。特性包括非常低直流偏移、低漂移、低噪声、非常高的开环增益、非常大的共模抑制比、高输入阻抗。仪表放大器用于需要精确性和稳定性非常高的电路。
芯片选型
今天要介绍的是AD620和AD623芯片,一款低成本、高精度仪表放大器,仅需要一个外部电阻来设置增益,增益范围为1至10000(ad623为1000)倍。在管脚上两个芯片是互用的,只是增益的运算公式不一样。AD620的增益G =49.4 kΩ/R G + 1,AD623的增益G =100 kΩ/R G + 1。增益带宽积参数上也是差不多,都在1M以内,基本是用于低频的信号。如需较高增益带宽的仪表放大器可以使用AD8421,但是注意芯片管脚不是兼容的。
原理图&3D-PCB
AD620的供电范围是大于AD623的,为了兼容AD623芯片我们设计采用了正负5V的供电。由单电源降压后再转换为负电源。
1、单端模式下,P1跳线端子插上跳线帽,R3的阻值选用0欧,IN-直接接地,信号从IN+输入,一般单端输入可以使用SMA座子或者IN+和GND输入信号。
2、单端模式下,R6为IN+的偏置调节电位器,也是单端使用时候的调零电阻。R7,R8选取10K是为了限制偏置的过度调节。
3、差分输入模式下,需要去掉电位器和P1的跳线帽。输入端的电阻R3,R5和C1,C3,C5构成的是一个低通滤波器,模块实际没有焊接电容,用户可以根据自己需求焊接。
4、单端和差分模式的放大倍率配置,RG等于R2和R1的并联,实际使用中模块默认为焊接R2固定电阻。如需滑变调节可将R2电阻去掉,焊接R1电位器即可。AD620:G=49.4K/RG+1
AD623:G=100K/RG+1。
5、芯片的REF脚是输出电压基准,由于芯片是正负电源供电,这里将REF脚接GND,输出的就是以0为中心。如需调节输出基准,这里可以接一个可变电压。
6、D2二极管是输入防反接的,LM317降压芯片有两点注意,一就是D1是LM317的保护二极管,二就是需要C25的滤波电容可以减小纹波,一般取值为0.1uF到1uF。
7、转负电源使用的是ICL7660电荷泵芯片,能将正压转为负压,但是会有一定的压降。对于供电电压要求不高的场合还是可以使用的。C9为储能电容,一般采用10uF以上的,特别需要注意的是,C13的极性和容值大小,一般采用10uF以上电解电容。
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