ADI《仪表放大器应用工程师指南》中文版

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AD8510中文资料

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AD8510ARZ-REEL7: 运算放大器SOIC-8封装AD8510/AD8512/AD8513分别是单路、双路和四路精密JFET放大器,具有低失调电压、低输入偏置电流、低输入电压噪声和低输入电流噪声特性。

低失调、低噪声和极低输入偏置电流这些特性相结合,使这些放大器特别适合高阻抗传感器放大以及采用分流的精密电流测量。

直流精度、低噪声和快速建立时间特性相结合,则使医疗仪器、电子测量和自动测试设备可以获得优异的精度。

与许多竞争产品不同,即使容性负载相当大,AD8510/ AD8512/AD8513也能保持快速建立性能。

不同于许多旧式JFET放大器,当输入电压超过最大共模电压范围时,AD8510/AD8512/AD8513不会发生输出反相。

AD8510/AD8512/AD8513在容性负载下仍提供快速压摆率和极高稳定性,因此非常适合高性能滤波器使用。

低输入偏置电流、低失调和低噪声特性,使光二极管放大器电路具有较宽的动态范围。

低噪声、低失真、高输出电流和出色的速度,则使AD8510/AD8512/AD8513成为音频应用的绝佳选择。

AD8510/AD8512均采用8引脚窄体SOIC_N和8引脚MSOP两种封装。

MSOP封装器件仅提供卷带和卷盘形式。

AD8513采用14引脚SOIC_N和TSSOP两种封装。

AD8510/AD8512/AD8513的额定温度范围均为−40°C至+125°C扩展工业温度范围。

The AD8510/AD8512/AD8513 are single-, dual-, and quad-precision JFET amplifiers that feature low offset voltage, input bias current, input voltage noise, and input current noise.The combination of low offsets, low noise, and very low input bias currents makes these amplifiers especially suitable for high impedance sensor amplification and precise current measurements using shunts. The combination of dc precision, low noise, and fast settling time results in superior accuracy in medical instruments, electronic measurement, and automated test equipment. Unlike many competitive amplifiers, the AD8510/ AD8512/AD8513 maintain their fast settling performance even with substantial capacitive loads. Unlike many older JFET amplifiers, the AD8510/AD8512/AD8513 do not suffer from output phase reversal when input voltages exceed the maximum common-mode voltage range.Fast slew rate and great stability with capacitive loads make the AD8510/AD8512/AD8513 a perfect fit for high performance filters. Low input bias currents, low offset, and low noise result in a wide dynamic range of photodiode amplifier circuits. Low noise and distortion, high output current, and excellent speed make the AD8510/AD8512/AD8513 great choices for audio applications.The AD8510/AD8512 are both available in 8-lead narrow SOIC_N and 8-lead MSOP packages. MSOP-packaged parts are only available in tape and reel. The AD8513 is available in 14-lead SOIC_N and TSSOP packages.The AD8510/AD8512/AD8513 are specified over the −40°C to +125°C extended i ndustrial temperature range.产品应用领域Applications∙仪器仪表∙多极滤波器∙精密电流测量∙光电二极管放大器∙传感器∙音频∙Instrumentation∙Multipole filters∙Precision current measurement∙Photodiode amplifiers∙Sensors∙AudioAD8510ARZ-REEL7 特点∙0.1%快速建立时间:500 ns∙低失调电压:400 µV(最大值)∙低TCVOS:1 μV/°C(典型值)∙低输入偏置电流:25 pA(典型值,VS = ±15 V)∙低噪声:8 nV/√Hz(典型值,f = 1 kHz) 低失真:0.0005%∙无反相∙单位增益稳定∙Fast settling time: 500 ns to 0.1%∙Low offset voltage: 400 μV maximum∙Low TCVOS: 1 μV/°C typical∙Low input bias current: 25 pA typical at VS = ±15 V∙Low noise: 8 nV/√Hz typical at f = 1 kHz∙Low distortion: 0.0005%∙No phase reversal∙Unity gain stable实验室电路Find more at our Circuits Library.Precision, Bipolar Configuration for the AD5546/AD5556 DAC本电路中采用的产品:AD5546, AD5556, AD8512, ADR03电路类型: 乘法应用: 仪器仪表; 过程控制优化目标: 高性能; 高精度Precision, Bipolar, Configuration for the AD5547/AD5557 DAC本电路中采用的产品:AD5547, AD5557, AD8512, ADR01电路类型: 乘法应用: 仪器仪表; 过程控制优化目标: 高性能; 高精度采用本器件的已验证电路已验证电路专为提供易用性而设计,并已经过ADI公司应用工程师的验证。

按应用分类的运算放大器选型指南

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仪表放大器应用

仪表放大器应用
对于data sheet中的标准连接,电路示意图如图 10所示。
此处,A代表输出级增益。 假设 Ry/Re = 1 (即Re和Ry阻值相同)。那么:
图 10. 两个放大器组成的仪表放大电路
由于A值非常高,所以得到:
EL817x仪表放大器产品组功能特性
EL8171、EL8173 简化电路示意图如图 11 所 示,它描绘了输入、输出的轨至轨工作过程。 该电路图同样应用于 EL8170、EL8172,只需 将 PNP 晶体管(Q1-Q4)替换成针对超低输入偏 置电流的 P-沟道 MOSFET。
电压 (IN+和 IN-)的情况下使用。但是输入阻 抗是由 R3 和 R4 的电阻值决定,并不提供高输 入抵抗。这在仪表放大电路中是很常见的。
此外,由于共模抑制比(CMRR)会随着任何有 助于 R4 阻值增加并使 R2 和 R4 失配的源阻抗 而衰减,REF 输入必须由一个非常低的源阻抗 来驱动。
图 4.
(EQ. 5)
VOUT = (IN+ - IN-) × Gain + VREF
(EQ. 2)
x = R4 /(R3 +R4) ×(R1 +R2) /R1 - R2/R1 (EQ. 6)
更糟的情况是,共模抑制比发生在 R4 和 R1 容 差处于最高值、R2 和 R3 处于最低值的时候。 表 1 显示的是增益为 1、10、100 的情况下, 电阻容差与共模抑制比的关系。
电阻 容差
±5% ±1% ±0.1% ±0.01%
表 1.
增益为1 -20.4dB -34.1dB -54.0dB -74.0dB
共模抑制比 增益为10 -15.6dB -28.9dB -48.8dB -68.8dB

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最全资料合集!ADI各领域技术指南大整合放大器⭐部分指南精选仪表放大器输入RFI保护在实际应用中,必须处理日益增多的射频干扰(RFI),对于信号传输线路较长且信号强度较低的情况尤其如此,这是仪表放大器的典型应用,因为其本身具有共模抑制能力,所以该器件能从较强共模噪声和干扰中提取较弱的差分信号。

但有个潜在问题却往往被忽视,即仪表放大器中存在的射频整流问题。

当存在强射频干扰时,集成电路的内部结点可能对干扰进行整流,然后以直流输出失调误差表现出来。

对于仪表放大器的器件级应用需进行适当的滤波,通用方法如图1所示。

在此电路中,仪表放大器可以是数种器件之一。

仪表放大器前相对复杂的平衡RC滤波器负责执行所有高频滤波。

仪表放大器则通过其增益设置电阻(图中未显示)设置为应用所需的增益。

数模转换器⭐部分指南精选DAC接口基本原理越来越多的人简单地将DAC视作具有数字输入和一个模拟输出的器件。

但模拟输出取决于是否存在称为基准电压源的模拟输入,且基准电压源的精度几乎始终是DAC绝对精度的限制因素。

有些情况下,内置基准电压源的转换器通常可以通过以更为精密和稳定的外部基准电压源覆盖或替换内部基准电压源来提高直流精度。

其它情况下,通过使用外部低噪声基准电压源,也可以改善高分辨率ADC的无噪声码分辨率。

各种各样的ADC和DAC以各种各样的方式支持使用外部基准电压源来替代内部基准电压源。

上图所示为一些常见配置。

模数转换器⭐部分指南精选噪声是利还是弊?在一定的条件下,扰动可以改善ADC的SFDR。

例如,即使在理想ADC中,量化噪声与输入信号也有某种相关性,这会降低ADC的SFDR,特别是当输入信号恰好为采样频率的约数时。

将宽带噪声(幅度约为½ LSB rms)与输入信号相加往往会使量化噪声随机化,从而降低其影响(见图5A)。

然而,在大多数系统中,信号之上有足够的噪声,因此无需额外添加扰动噪声。

ADC的折合到输入端噪声也可能足以产生同样的效果。

仪表放大器及应用

仪表放大器及应用

仪表放大器及应用仪表放大器及应用1概述仪表放大器是一种高增益、直流耦合放大器,它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点。

差分放大器和仪表放大器所采用的基础部件(范文先生网收集整理)(运算放大器)基本相同,它们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。

标准运算放大器是单端器件,其传输函数主要由反馈网络决定;而差分放大器和仪表放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号,因而具有很高的共模抑制比(CMR)。

它们通常不需要外部反馈网络。

用分离元件构建仪表放大器(IA)需要花费很多的时间和精力,而采用集成仪表放大器(IA)或差分放大器则是一种简便而又可行的替换方案。

为了更好的理解仪表放大器(IA),了解共模抑制比(CMR)的重要性,这里以图1所示的惠斯通电桥变送器来进行说明,图1中,R1=R2=R3=R4=5kΩ,激励电压(Vex)为10V。

这样,在空载条件下,对“电桥”进行计算可得:V1=Vex(R2/(R2+R1)),V1=5VV2=Vex(R3/(R3+R4)),V2=5V所以:V=V1-V2=5V-5V=0V变送器输出就是电桥两个输出端的电压差(ΔV)。

假定有某个激励加在电桥的4个活动臂上,并使得R1和R4的值有所增加,同时R2和R3的值有所减少;此时若取:R1=R4=5001Ω,R2=R3=4999Ω,Vex=10V,那么可得:V1=5.001V? V2=4.999V,实际上,人们所关心的信号是:ΔV=V1-V2=2mV。

因此,通过对共模电压(CMV)进行计算可知:即便电桥不平衡,共模电压(CMV)仍然等于(V1+V2,/2=5V。

理想情况下,此电路的输出是:Vo=ΔV· Gain。

上述计算表明,在有大的共模信号时,测量一个微弱的电压信号比较困难;而ΔV(以mV为单位)则可通过测量两个较大的电压信号V2与V1来获得,这两个电压均可在伏特级。

2误差早期比例计量是用检流计实现的,它(不像IA)不受共模电压的困扰。

仪表放大器 原理

仪表放大器 原理

仪表放大器原理
仪表放大器是一种电路设备,用于将输入信号放大并输出至仪表显示。

其基本原理是通过放大器电路对输入信号进行放大,以便能够更好地显示在仪表上。

仪表放大器的核心部件是放大器,根据不同的应用需求,可以选择使用不同类型的放大器,如运放放大器、电子管放大器等。

放大器接收输入信号,经过放大后输出到仪表上。

在仪表放大器中,通常还会加入一些辅助电路来实现对输入信号的处理和调节。

比如,可以加入滤波电路来滤除输入信号中的噪音和干扰,提高信号的纯净度;还可以加入增益调节电路,以便根据需求调节放大倍数。

此外,在仪表放大器中,还需要考虑输入和输出的匹配问题,以确保输入信号的准确度和稳定性。

通常会根据输入信号的幅度范围和仪表的灵敏度要求,选择合适的放大倍数和增益值。

最终,经过放大和处理后的信号将输出至仪表上,实现对输入信号的具体量化和显示。

仪表放大器的设计和调试是一个复杂的过程,需要考虑到多个因素如电路的稳定性、信号的准确度和仪表的精度等。

总结来说,仪表放大器通过放大器电路对输入信号进行放大,再经过处理和调节,将信号输出至仪表显示。

其原理主要涉及信号放大、滤波和增益调节等。

通过合理的设计和调试,能够实现对输入信号的准确量化和显示。

直击增益范围:利用仪表放大器获得多个增益范围

直击增益范围:利用仪表放大器获得多个增益范围

直击增益范围:利用仪表放大器获得多个增益范围Scott Hunt【期刊名称】《中国电子商情·基础电子》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】2页(P26-27)【作者】Scott Hunt【作者单位】ADI公司线性和精密技术部【正文语种】中文我有一个仪表放大器,但我需要更宽的动态范围,而不是单一增益。

我可以通过多路复用增益电阻来获得可编程增益吗?为了实现高精度传感器测量动态范围的最大化,可能需要使用可编程增益仪表放大器(PGIA)。

由于大多数仪表放大器使用外部增益电阻(RG)来设置增益,似乎通过一组多路复用增益电阻就可以实现所需的可编程增益。

虽然这是可能的,但在以这种方式将固态多路复用器施加于系统之前需要考虑三个主要问题:电源与信号电压的限制、开关电容和导通电阻。

开关的信号电压范围设计考虑固态CMOS开关需电源供电。

源电压或漏极电压超过电源电压时,故障电流流过,会导致输出不正确。

每个电阻RG引脚的电压通常处于二极管相应输入端的压降范围内;因此,该开关的信号电压范围须大于仪表放大器的输入范围。

图1 AD8421 PGIA带有多路复用器电容的设计考虑该开关电容类似于将电容悬于其中一个RG引脚上,并保持另一个RG引脚不变。

足够大的电容可能导致峰化或不稳定,但更容易被忽视的问题是对共模抑制比的影响。

在电路板布局中,接地层一般从Rg引脚下方移除,因为小于1 pF的电容不平衡会大大降低AC CMRR。

开关电容可为几十pF,会导致较大误差。

以具有完美CMRR的仪表放大器为简单示例,不存在RG,仅在一个RG引脚上存在电容,由电容引起的CMRR的估算如下:CMRR(f) = –20 × log10 (f × 2π × CRG × RF)例如,如果内部反馈电阻RF = 25 kΩ,CRG = 10 pF,则10 kHz时的CMRR仅为36 dB。

这表明需要使用低电容开关或平衡开关架构,如图2所示的SPST开关。

ADI《仪表放大器应用工程师指南》中文版

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下面是我上月25号整理的,当时偶然发现我就趋值班的时间整理了一下,现在整理一下供大家点评。

下面有下划线的地方是我修改过的(方括号[]内是原译和本人观点),我觉得这样比较通顺一点,正文中的黑体处属于准确性明显不足的地方。

今天还发现了一个明显是错误的地方,呆会帖出来,大家看看是不是?信号放大与 CMR[原译:仪表放大器是一种放大两输入信号电压之差而抑制对两输入端共模的任何信号的器件。

----观点:原文说得好好的,但译出了一种洋味,特别是那个“对”字,纯属多余又影响理解。

|| 原文:An instrumentation amplifier is a device that amplifies the dif ference between two input signal voltages while rejecting any signals thatare common to both inputs.抑制这两个输入端共模信号的器件,因此,仪表放大器在从传感器和其它信号源提取微弱信号时提供非常重要的功能。

共模抑制(CMR)是指抵消任何共模信号([原译:两输入端电位相同----观点:两个输入端的电位|| 原文:the same potential on both inputs])同时放大差模信号(两输入端的电位差)的特性,这是仪表放大器所提供的最重要的功能(阅读附注:也可以说是表现最突出、最有吸引力的功能/性能)。

[原译:DC 和交流(AC)CMR 两者都是仪表放大器的重要技术指标----观点:意思没错,就是有点“涩”,翻译时加上CMR的中文意思更多方便更语言化一点,但那个“两者”是没有必要加进去了。

|| 原文:Both dc and ac common-mode rejection are important in-amp specifications.]直流和交流的共模抑制CMR都是它的重要技术指标。

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下面是我上月25号整理的,当时偶然发现我就趋值班的时间整理了一下,现在整理一下供大家点评。

下面有下划线的地方是我修改过的(方括号[]内是原译和本人观点),我觉得这样比较通顺一点,正文中的黑体处属于准确性明显不足的地方。

今天还发现了一个明显是错误的地方,呆会帖出来,大家看看是不是?信号放大与 CMR[原译:仪表放大器是一种放大两输入信号电压之差而抑制对两输入端共模的任何信号的器件。

----观点:原文说得好好的,但译出了一种洋味,特别是那个“对”字,纯属多余又影响理解。

|| 原文:An instrumentation amplifier is a device that amplifies the dif ference between two input signal voltages while rejecting any signals thatare common to both inputs.抑制这两个输入端共模信号的器件,因此,仪表放大器在从传感器和其它信号源提取微弱信号时提供非常重要的功能。

共模抑制(CMR)是指抵消任何共模信号([原译:两输入端电位相同----观点:两个输入端的电位|| 原文:the same potential on both inputs])同时放大差模信号(两输入端的电位差)的特性,这是仪表放大器所提供的最重要的功能(阅读附注:也可以说是表现最突出、最有吸引力的功能/性能)。

[原译:DC 和交流(AC)CMR 两者都是仪表放大器的重要技术指标----观点:意思没错,就是有点“涩”,翻译时加上CMR的中文意思更多方便更语言化一点,但那个“两者”是没有必要加进去了。

|| 原文:Both dc and ac common-mode rejection are important in-amp specifications.]直流和交流的共模抑制CMR都是它的重要技术指标。

[原译:使用现代任何质量合格的仪表放大器都能将由于DC 共模电压(即,出现在两输入端的DC 电压)产生的任何误差减小到80 dB 至120 dB。

----观点:理由同上句,但读者要注意原文并没有说交流共模抑制也能达到8 0~120dB。

|| 原文:Any errors due to dc common-mode voltage (i.e., dc v oltage present at both inputs) will be reduced 80 dB to 120 dB by any modern in-amp of decent quality共模电压(即出现在两输入端的直流电压)产生的任何误差减小到80~120dB。

然而,[原译:如果AC CMR 不够大会产生一种很大的时变误差。

因为它通常随着频率产生很大变化,所以要在仪表放大器的输出端消除它是困难的。

幸好大多数现代单片集成电路(IC)仪表放大器提供了优良的 AC CMR 和DC CMR。

----观点:没有多大的问题吧,试按原文逻辑改译一下。

不过,象AC CMR之类最好还是译作交流共模抑制或交流共模抑制CMR。

|| 原文:However, inadequate ac CMR causes a large, time-varying error that often changes greatly with frequency, and therefore, is difficult t o remove at the IA’s output. Fortunately, most modern monolithic IC in-a mps provide excellent ac and dc common-mode rejection.]如果交流共模抑制CMR 不够大,通常会产生随频率增大而变大的时变误差,因此要在仪表放大器的输出端消除它是困难的。

幸好大多数现代单片集成电路(IC)仪表放大器提供了优良的AC CMR 和DC CMR。

[原译:共模增益(ACM)是指输出电压变化与共模输入电压变化之比,它与CMR有关。

----观点:我觉得改后更加汉化一点。

|| 原文Common-mode gain (ACM), the rati o of change in output voltage to change in common-mode input voltage, is related to common-mode rejection.]共模增益(ACM)与CMR有关,它是指输出电压变化与共模输入电压变化之比。

ACM是指两个输入端施加共模电压时从输入到输出的净增益(衰减)。

[原译:例如,一个仪表放大器的共模增益为1/1000,其输入端的1 0 V共模电压在其输出端会呈现出10mV的变化。

----观点:译文在语法和逻辑上有问题。

|| 原文:For example, an in-amp with a common-mode gain of 1/1,000 and a 10 V common-mode voltage at its inputs will exhibit a 10 mV output c hange.]例如,一个输入端的10 V共模电压在其输出端会呈现出10mV的变化的仪表。

差模增益或常模增益(AD)是指两个输入端施加(或跨接)不同的电压时输入与输出之间的电压增益。

共模抑制比(CMRR)是指AD与ACM之比。

[原译:请注意在理想的仪表放大器中,CMRR 将成比例随增益增加。

----观点:译文有缺漏现象。

|| 原文:Note that in an ideal in-amp, CMRR will increase in proportion to gain.共模抑制比CMRR将成比例地随增益增加而增大。

CMR 通常是在给定频率和规定不平衡源阻抗条件下(例如,60 Hz 频率,1 kΩ 不平衡源阻抗)对满度范围共模电压(CMV)的变化规定的。

数学上,CMRR 可用下式表达:CMRR=AD(V CM/V OUT)其中AD是放大器差模增益。

V CM是呈现在放大器输入端的共模电压。

V OUT是当共模输入信号施加到放大器时呈现的输出电压。

CMR 是CMRR 的对数表达形式,即:CMR = 20Log10 CMRR为了使仪表放大器有效工作,要求它既能放大微伏(μV)级信号,同时又能抑制输入端的共模电压。

这对于在有用带宽内能够抑制共模信号的仪表放大器来说是特别重要的,即要求仪表放[原译:略----观点:仅仅是连接不太合乎我意。

以下部分过于简单的地方也仅用下划线表示出,不再做观点说明。

|| 原文:略]大器在有用的主要频率及其谐波范围内具有非常高的CMR。

运算放大器与仪表放大器的 CMR 比较运算放大器、仪表放大器和差分放大器都可以提供CMR。

然而,仪表放大器和差分放大器适合用于抑制共模信号以便它们不在其放大器的输出端出现。

[原译:相反,按照典型的反相或同相放大器方式工作的运算放大器处理共模信号,将其送至输出端,但是通常并不抑制它们。

----观点:尽管只增加一个字,但我看不能少。

|| 原文:In contrast, an op am p operated in the typical inverting or noninverting amplifier configuration w ill process common-mode signals, passing them through to the output, but will not normally reject them.]相反,按照典型的反相或同相放大器方式工作的运算放大器处理共模信号时,会将其送至输出端,但是通常并不抑制它们。

图1-3a示出一个运算放大器,与其连接的输入信号源叠加在一个共模电压之上。

因为反馈是从外部施加在输出与求和节点之间,所以迫使“-”输入端的电压与“+”输入端的电压相同。

所以该运算放大器的两输入端之间的电压理想情况下应为0 V。

因此,对应于0 V差分输入,该运算放大器的输出端电压必须等于VCM。

[原译:虽然运算放大器具有CMR,但是共模电压与信号电压一起被传送到输出端。

实际上,信号通过运算放大器的闭环增益被放大而共模电压仅得到单位增益。

----观点:把“但是”放进来确实是常识,但因放错了位置而导致语言逻辑上存在问题,何况原文的意思也不是这样。

另外,我认为,这种场合下“the signal”译作“有用信号”比较恰当,简单地译作“信号”不容易误解也不容易理解。

|| 原文:Even though the op amp has common-mo de rejection, the common-mode voltage is transferred to the output along with the signal. In practice, the signal is amplified by the op amp’s closed-loop gain while the common-mode voltage receives only unity gain.]虽然运[原译:这种在增益方面的差异确实能按照信号电压的百分比对共模电压提供一些衰减。

然而,共模电压依然出现在输出端并且它的存在降低了放大器的有效输出范围。

----观点:这句译得比较好,不过,后面加上一个“因为”就醒目多了。

当然,中间的那个句号还是用逗号为好。

|| 原文:However, the common-mode voltage still appears at the output and its pre sence reduces the amplifier’s available output swing. ]这种在增益方面的差异确实能按照信号电压的百分比对共模电压提供一些衰减,然而,共模电压却依然出现在输出端,由于许多原因,出现在运算放大器的输出端的任何共模信号(DC 或AC)都是非常讨厌的。

图1-3a. 在利用运算放大器构成的一个典型的反相或同相放大器电路中,信号电压和共模电压都出现在放大器的输出端。

[原译:图1-3b 示出一个三运放仪表放大器的运算放大器,工作在上述相同条件下。

----观点:硬加进去的“运算放大器”纯属无中生有,还影响了全句的意思|| 原文:Figure 1-3b shows a 3-op amp in-amp operating under the same conditions. ]图1-3b [原译:请注意,像运算放大器电路一样,仪表放大器的输入缓冲放大器以单位增益通过共模信号。

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