【導(dǎo)讀】與分立半導(dǎo)體組件相比，使用運(yùn)算放大器和儀表放大器能 給設(shè)計(jì)師帶來(lái)顯著優(yōu)勢(shì)。雖然有關(guān)電路應(yīng)用的著述頗豐， 但由于設(shè)計(jì)電路時(shí)往往匆忙行事，因而忽視了一些基本問(wèn)題，結(jié)果使電路功能與預(yù)期不符。在此，咱們論述幾個(gè)最為常見(jiàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題并提出實(shí)用的解決方案~
與分立半導(dǎo)體組件相比，使用運(yùn)算放大器和儀表放大器能 給設(shè)計(jì)師帶來(lái)顯著優(yōu)勢(shì)。雖然有關(guān)電路應(yīng)用的著述頗豐， 但由于設(shè)計(jì)電路時(shí)往往匆忙行事，因而忽視了一些基本問(wèn)題，結(jié)果使電路功能與預(yù)期不符。在此，咱們論述幾個(gè)最為常見(jiàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題并提出實(shí)用的解決方案~
1. 缺少直流偏置電流回路
最常見(jiàn)的應(yīng)用問(wèn)題之一是在交流耦合運(yùn)算放大器或儀表放 大器電路應(yīng)用中，沒(méi)有為偏置電流提供直流回路。圖1 中，一個(gè)電容串接在一個(gè)運(yùn)算放大器的同相(+)輸入端。這 種交流耦合是隔離輸入電壓(VIN)中的直流電壓的一種簡(jiǎn)單 方法。這種方法在高增益應(yīng)用中尤為有用，在增益較高 時(shí)，即使是放大器輸入端的一個(gè)較小直流電壓，也會(huì)影響 運(yùn)放的動(dòng)態(tài)范圍，甚至可能導(dǎo)致輸出飽和。然而，容性耦 合進(jìn)高阻抗輸入端而不為正輸入端中的電流提供直流路徑 的做法會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題。
錯(cuò)誤的交流耦合運(yùn)算放大器電路
2. 為儀表放大器、運(yùn)算放大器和ADC提供基準(zhǔn)電壓
放大器基準(zhǔn)電壓源提供零差 分輸入時(shí)的偏置電壓，而ADC基準(zhǔn)電壓源則提供比例因 子。通常在儀表放大器輸出端與ADC輸入端之間使用一個(gè) 簡(jiǎn)單的RC低通抗混疊濾波器來(lái)降低帶外噪聲。設(shè)計(jì)師一般 傾向于采取簡(jiǎn)單的辦法，比如利用電阻分壓，來(lái)為儀表放 大器和ADC提供基準(zhǔn)電壓。在某些儀表放大器應(yīng)用中，這 種方法有可能導(dǎo)致誤差。
典型單電源電路中儀表放大器驅(qū)動(dòng)ADC
3. 正確提供儀表放大器基準(zhǔn)電壓
通常認(rèn)為儀表放大器基準(zhǔn)輸入端是高阻抗，因?yàn)樗且粋€(gè) 輸入端口。因此，設(shè)計(jì)師可能將高阻抗源，比如電阻分壓 器連接至儀表放大器的基準(zhǔn)電壓引腳。對(duì)于某些類(lèi)型的儀 表放大器，這可能導(dǎo)致嚴(yán)重錯(cuò)誤。
不恰當(dāng)?shù)氖褂煤?jiǎn)單分壓器來(lái)直接驅(qū)動(dòng)三運(yùn)放結(jié)構(gòu)儀表放大器的基準(zhǔn)引腳
4. 在利用電阻分壓供電電源給運(yùn)放提供基準(zhǔn)的情況 下保持PSR
一個(gè)經(jīng)常被忽視的問(wèn)題是，電源電壓VS的噪聲、跳變、或 漂移會(huì)反饋到基準(zhǔn)輸入端進(jìn)而直接疊加到輸出上，僅受分 壓比影響而衰減。實(shí)際的解決方案包括采用旁路和濾波 器，甚至用高精度的基準(zhǔn)IC，比如ADR121，來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn) 電壓，而不是對(duì)VS進(jìn)行分壓。在設(shè)計(jì)同時(shí)采用儀表放大器和運(yùn)算放大器的電路時(shí)，這種考慮非常重要。
5. 對(duì)單電源運(yùn)算放大器電路進(jìn)行去耦
單電源運(yùn)算放大器電路要求對(duì)輸入共模電平進(jìn)行偏置以處 理正負(fù)擺動(dòng)的交流信號(hào)。當(dāng)采用電阻分壓供電電源的方法 來(lái)提供偏置時(shí)，必須進(jìn)行足夠的去耦處理，以維持PSR不 變。 一種常見(jiàn)的，但是錯(cuò)誤的做法是通過(guò)一個(gè)帶有0.1 μF旁路電 容的100 kΩ/100 kΩ分壓電路來(lái)向運(yùn)算放大器的同相端提供 VS/2偏置。如果使用這些值，電源去耦往往顯得不足，因 為其極點(diǎn)頻率僅為32 Hz。
文章來(lái)源：ADI
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