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1、- 32 -国外电子元器件1998年第10期1998年10月1.概述AD620是一种低功耗、高精度仪表放大 器,它只需要一个外接电阻,即可设置各种增益(11000)。AD620与分离元件组成的仪表放 大器(三运放结构)相比较具有体积小、 功耗低、 精度高等优点。AD620已在精密数据采集系统(如衡量器 和传感器接口)获得广泛应用。也成为医疗仪 器(如心电图和非侵入血压测量计)的首选器 件。2.主要特点和技术参数2. 1主要特点 功耗低:1. 3mA (max) ; 精度高:4010- 6(max) ; 电源电压范围宽:2. 3 18V ; 性能优于三运放结构的仪表放大器; 优良的直流特性; 输
2、入失调电压低:125V (max) ; 输入失调电压漂移小:1V/(max) ; 输入偏置电流低:2. 0nA (max) ; 共模抑制比高:93dB (min ;G= 10) ; 噪声电压低:0. 28VP - P(0. 110Hz) ; 频带宽:120kHz(G= 100) ; 建立时间短(达到0. 01 %时) 15s ; 优良的交流特性; 使用极为方便; 8引脚DIP和SOIC封装结构。2. 2技术参数2. 2. 1推荐值 电源电压:15V ; 电源电流:0. 9mA ; 短路电流:18mA ; 转换速率:1. 5V/s ; 工作温度(C级) : - 4085。2. 2. 2极限值 电
3、源电压:18. 0V ; 存贮温度(C级) : - 65150; 内部功耗:650mW ; 共模输入电压:VS; 差模输入电压:25V ; 输出短路持续时间:无限制。2. 3引脚图AD620引脚图如图1所示。3.工作原理AD620内部功能框图如图2所示。 从图中可以看出,它是根据三运放改进的一种单片仪 表放大器。由于采用绝对值调整技术,所以只 须用一只电阻即可精确地设置增益(当G=100时,增益精度达0. 15 %)。单片结构形式和 激光晶片修整技术允许电路元件紧密匹配和统调,从而保证了该芯片具有良好的电气性能。 为了达到高精度的目的,输入三极管Q1图1AD620的引脚图仪表放大器及其应用(六
4、) 低功耗仪表放大器的应用南京航空航天大学纪宗南新特器件应用 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.- 33 -和Q2将提供一个差分对双极性输入,并使用 超工艺技术来获得极低的输入偏置电流。通过Q1 - A1 - R1环路和Q2 - A2 - R2环路反 馈,使输入器件Q1和Q2的集电极电流为恒定 值,并使输入电压加到外接增益设置电阻RG 上,此时差分增益为:G =R1+ R2 RG+ 1本电路主要优点: 当设置增益增加时,开路增益也增加,从 而降低了增益误差; 增益带宽乘积(由C1、C2和
5、前置放大器跨导决定)随设置增益增加,因此优化了频率 响应; 输入电压噪声较低,一般为9nV/Hz。4.使用中的几个问题为了正确使用,发挥其固有性能,使用中应 注意以下主要问题。4. 1增益选择 根据实际需要,通过RG来选择AD620的增益。为了给AD620提供精确增益,应该使用 精度为0. 11 %、温度系数小于10ppm/ 的 电 阻RG。当G= 1时,RG不 连 接(即RG=) ,其他增益可用下式计算:RG=49. 9k G- 1(1)各种增益所需的电阻RG值如表1所列。4. 2输入保护 为了提高仪表放大器AD620输入过载能 力,两个输入端应分别串联一只400的薄膜 电阻,这样就可以安全
6、承受长达几小时的输入 高达 15V或 6mA的过载。 这种保护功能对于所有增益均有效,当信号源和放大器分别供 电时更为重要。 对于较长时间过载时,电流不应超过6mA(IINVIN/ 400)。 当输入电压过载,并超过电源电压时,应利用漏电流小的二极管(FD333) ,把输入电压箝位到电源电压,这样既能减少电 阻,又能降低噪声,进一步提高电路的性能。4. 3接地 由于AD620的输出电压与参考端电位有 关,所以简单连接参考端至适当的局部接地点,就能解决许多接地问题。 许多仪表和数据采集系统都有独立的模拟 地和数字地。模拟地还可能有两个或多个接地 点,而它们又不能接到同一点,通常这一点称为 模拟电
7、源地。此外,数字地和模拟地可以连在一起,尔后再连到模/数转换器的模拟地上。要 使芯片达到良好性能,必须遵循上述接地原则, 实际接地线路如图3所示。4. 4自制与购买仪表放大器比较仪表放大器及其应用(六) 低功耗仪表放大器的应用图2AD620内部功能框图表1 增益电阻与对应增益关系RG 1 %标称值G (计算增益)RG 1 %标称值G (计算增益)49. 9k1. 99049. 3k2. 002 12. 4k4. 98412. 4k4. 984 5. 49k9. 9985. 49k9. 998 2. 61k19. 932. 61k19. 93 1. 00k50. 401. 01k49. 91 4
8、99100. 0499100. 0 249199. 4249199. 4 100495. 098. 8501. 0 49. 9991. 049. 31003 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.- 34 -国外电子元器件1998年第10期1998年10月图3接地线路实际应用仪表放大器时,可以购买单片仪 表放大器,也可以用分离元件组成三运放仪表 放大器,实际电路如图4所示。AD620和自制 放大器的误差如表2所列。5.实际应用电路由于AD620具有功耗低、 精度高、 价格便 宜、 外围元件少
9、、 使用方便等特点,所以在称重、 传感器接口、 数据采集系统、 工业过程控制、 电池供电的便携式设备、心电图和医疗仪器等领 域中获得广泛应用。5. 1压力测量 尽管AD620在许多桥路中得到广泛应用, 但体积小和功耗低的优点,使其更适用于低电 压供电的高阻抗压力传感器。由仪表放大器AD620组成的压力检测电路如图5所示。 图中 桥路是一种单电源供电( + 5V)、3k的压力传 感器,它的耗电很小,仅为1. 7mA。此外,AD620和一缓冲分压器完成信号调节,它们的 耗电为3. 7mA。图中增益电阻RG的大小能改变AD620B图4自制仪表放大器表2 AD620与自制电路的误差(G= 100 ,V
10、S=15V ,所有误差均指最小或最大,并且折合到输入端)误差源AD620电路计算自制电路计算满度误差ppmAD620自制 绝对精度T= 25 输入失调电压,V125V/ 20mV(150V2)/ 20mV6 25010 607 输出失调电压,V1000V/ 100/ 20mV (150V2)/ 100/ 20mV500150 输入失调电流,nA2nA350/ 20mV(6nA350)/ 20mV1853 CMR ,dB110dB3. 16ppm ,5V/ 20mV0.02 %匹配 5V/ 20mV7914 988漂移到85总绝对误差7 55815 797增益漂移,ppm/(50ppm + 10
11、ppm)60100ppm/ 跟踪 603 600600 输入失调电压漂移,V/1V/60/ 20mV(2. 5V/260)/ 20mV3 00010 607 输出失调电压漂移,V/15V/60/ 100/ 20mV(2. 5V/260)/ 100/ 20mV450150分辨率总漂移误差7 05011 375增益线性误差,FS ,ppm40ppm40ppm40400. 110Hz ,电压噪声典型值,VP - P0. 28VP - P/ 20mV(0. 38VP - P2)/ 20mV1427 总分辨率误差5467 合计总误差14 66227 221 1995-2004 Tsinghua Tong
12、fang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.- 35 -图5压力测量仪表放大器及其应用(六) 低功耗仪表放大器的应用图6医用心电图的增益,当RG= 400时,增益为100;RG=49. 9时,G= 991. 0。其他RG和对应的增益 可通过公式(1)计算或从表1查得。5. 2医用心电图由于AD620具有电流噪声低和漂移低的 特点,所以它特别适用于非侵入式血压测量和 心电图监视仪。心电图监视仪实际线路如图6 所示。 图中的源电阻通常 1M,另外,AD620 具有极低的偏置电流、 电流噪声和电压噪声,因而大大改进了电路的动态范围,使系统具有较 好的性能。图中电容C1的数值选取以保证右腿环路 稳定为原则。另外,还要采取适当安全防护措 施,如绝缘,以免患者遭受到可能的危害。 编者注:如对以上器件感兴趣者请与西安虹飞公司 联系。 电话:029 - 8483659 传真:8481452 咨询编号:981009 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
