本设计图展示了如何构建单电源操作的高性能仪表放大器电路。该电路适用于测量低电压信号,并具备高共模抑制比和优良的精度。
仪表放大器是一种专门用于增强两个输入信号差异的装置,在处理微弱差分信号(如电阻桥或热电偶产生的)方面表现尤为出色。在这些应用中,差模信号指的是两输入端之间存在的电压差别;共模信号则指两端具有相同极性和幅值的电压,通常包含不必要的噪声和干扰。
单电源仪表放大器电路图展示了典型应用场景,比如使用AD620这种低功耗、低成本集成仪表放大器来增强来自电阻桥的差分电压。通过外部电阻可以调节AD620的增益,在示例中设置为10倍,意味着将输入信号增大十倍。同时,由于两个输入端存在共模电压(例如2.5V),理想的仪表放大器应抑制这种共模成分,并仅增强差动分量。
衡量仪表放大器抑制共模信号能力的重要指标是CMRR(共模抑制比)。在直流条件下,如果AD620的CMRR为100dB,则意味着输入端的2.5V共模电压会在输出端转化为250mV。这个数值远小于差分信号的影响。
交流环境下的CMRR同样关键,尤其是在存在如电源线路干扰等外部噪声源的情况下。例如,在工业环境中,来自电网频率(50Hz或60Hz)的干扰会被视为共模信号,并在放大器输出端以衰减的形式体现出来。高频率下良好的CMRR有助于减少这些干扰的影响。
不同的电路设计会影响仪表放大器的共模抑制性能。二运放结构通过调整电阻值来改变差分增益,而失配率是评估这种网络精度的关键指标;较高的失配会导致更低的CMRR。温度变化也影响到元件稳定性,因此选择具有良好匹配特性的电阻至关重要。
总之,优化电路设计、提高元件精度和改善温度稳定性对于提升仪表放大器处理微弱信号的能力至关重要,从而在各种应用中实现更精确的测量和系统稳定度。