高精密仪表用差分运算放大器AD620
AD620介绍
AD620主要用来放大小信号，其内部主要结构为一个差分结构的放大电路，
+1，R G不接时，放大倍数为1，R G= 1和8管脚外界电阻用来控制增益；公式为G=49.4kΩ
R G
5.49kΩ时，放大倍数为10，R G=499Ω时，放大倍数为100，R G=49.9Ω时，放大倍数为1000。
2和3管脚主要用来输入要放大的信号；
4和7管脚用来输入电源；电源范围：±2.3V—±8V；放大器的输出电压范围取决于其供电电压，但是，AD620的使用过程中，放大倍数的线性度受电源电压制约这一点，+5V和-5V 供电时，线性度只在+3.6V和-3.6V之间。
提高供电电压，可以扩展线性区。
具体参考下图
5管教主要是用来输入参考电压，一般情况接地，当需要运用5脚拉高或降低输出时，可以接一参考电压。
但放大倍数的线性区不会因为5脚的改变来变换。
例如：+5V和-5V供电时，线性度只在+3.6V和-3.6V之间，当5脚接+1V时，不要认为此时输出超过+4.6V(+3.6V+1V)才非线性，这是同样超过3.6V为非线性区。
6管脚主要用来输出放大之后的信号，这里6脚输出的电压主要是：输入电压X放大倍数+5脚的参考电压；
该电路中为精确的电压—电流变换器（Precision V-I Converter），图中AD620对输入的信号放大N倍后，输出到5脚与6脚之间，而5和6脚之间的AD705是一个电压跟随器，保证图中电路红色两点电压相等（理论上就是直接将两点短路，但是使用电压跟随器效果更好），这样就相当于将恒定的电压（电压值为2和3脚电压放大N倍后）直接加到R1上，这样I L就是一个稳定的值，即为一个恒流源。
AD620总结范文
AD620总结范文AD620是一款高性能、低噪声、低输入偏置电流的仪器放大器。
它是由ADI（安尔发）公司设计和生产的，广泛应用于工业、医疗、电信等领域的精确测量和控制系统中。
在这篇总结中，我们将深入探讨AD620的特点、应用和优势。
首先，AD620的特点是它具有高增益、低漂移和低噪声。
这意味着它可以放大微弱的信号，并保持低噪声和漂移，从而提供高精度的测量结果。
AD620的增益范围广泛，可以通过外部电阻和电容的选择来调整增益，满足不同应用的需求。
此外，AD620具有非常低的输入偏置电流，减小了电路中的误差，提高了系统的稳定性和可靠性。
其次，AD620适用于各种精确测量和控制系统。
它的输入电压范围大，可以接收来自传感器、变送器或其他信号源的微弱信号，并可靠地放大。
AD620的应用领域非常广泛，包括温度测量、压力测量、气体浓度检测、心电图放大等。
同时，AD620还可以用于电压供应电路、传感器接口电路和仪表放大电路等。
与其他仪器放大器相比，AD620具有几个显著的优势。
首先，它的低噪声和低漂移特性使得AD620能够提供高精度的测量结果。
其次，AD620的增益范围宽广，可满足不同应用的需求，无需更换芯片或调整电路设计。
此外，AD620的工作电压范围广，可以适应不同的电源供应。
然而，AD620也存在一些局限性。
首先，尽管AD620具有低噪声和低漂移特性，但在一些极端环境下，仍可能受到干扰。
其次，AD620在高频信号放大方面的性能可能相对较弱，不适用于一些高频应用。
最后，AD620的电源电压和电源电流需求较高，因此在应用中需要提供稳定和足够的电源供应。
综上所述，AD620是一款高性能、低噪声、低漂移的仪器放大器，适用于各种精确测量和控制系统。
它的特点包括高增益、低噪声、低漂移和低输入偏置电流。
AD620的广泛应用领域包括工业、医疗、电信等，具有高精度、稳定性和可靠性的优势。
然而，AD620也存在一些局限性，如受到环境干扰、高频信号放大性能较差和对电源供应要求较高等。
AD620中文资料
作者：黃凱(2002-05-05)，推薦：徐業良(2002-05-25)。
AD620儀表放大器使用說明在㆒般訊號放大的應用㆗通常只要透過差動放大電路即可滿足需求，然而基本的差動放大電路精密度較差，且差動放大電路㆖變更放大增益時，必須調整兩個電阻，影響整個訊號放大精確度的變因就更加複雜。
儀表放大電路則無㆖述的缺點，本文將先簡介儀表放大電路，然後再說明AD620儀表放大IC 的使用方式及應用範例。
1. AD620儀表放大器簡介圖1儀表放大電路是由㆔個放大器所共同組成，其㆗的電阻R 與R x 需在放大器的電阻㊜用範圍內(1k W ~10k W)。
藉由固定的電阻R ，我們可以調整R x 來調整放大的增益值，其關係式如式(1)所示，唯須㊟意避免每個放大器的飽和現象（放大器最大輸出為其工作電壓±）。
Vdc )(21021V V R R V x -÷÷øöççèæ+= (1)圖1. 儀表放大電路示意圖㆒般而言，㆖述儀表放大器都㈲包裝好的成品可以買到，我們只需外接㆒電阻（即式(1)㆗之R x），依照其㈵㈲的關係式去調整㉃所需的放大倍率即可。
以㆘即介紹AD620儀表放大器的使用方法。
圖2所示為AD620儀表放大器的腳位圖。
其㆗1、8接腳要跨接㆒電阻來調整放大倍率（作用同式(1)㆗之R x），4、7接腳需提供正負相等的工作電壓，由2、3接腳輸入的放大的電壓即可從接腳6輸出放大後的電壓值。
接腳5則是參考基準，如果接㆞則接腳6的輸出即為與㆞之間的相對電壓。
AD620的放大增益關係式如式(2)、式R(3)所示，藉由此㆓式我們即可推算出各種增益所要使用的電阻值了。
G圖2. AD620腳位示意圖14.49+W =GR k G (2) 14.49-W =G k R G (3)AD620的基本㈵點為精確度高、使用簡易、低雜訊，應用㈩分廣泛，表1為AD620的規格㈵性總覽。
AD620简介与应用
AD620是一款低成本、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1000。
此外，AD620采用8引脚SOIC和DIP封装，尺寸小于分立式设计，并且功耗较低(最大电源电流仅1.3 mA)，因此非常适合电池供电的便携式(或远程)应用。
AD620具有高精度(最大非线性度40 ppm)、低失调电压(最大50 μV)和低失调漂移(最大0.6 μV/°C)特性，是电子秤和传感器接口等精密数据采集系统的理想之选。
它还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性，使之非常适合ECG和无创血压监测仪等医疗应用。
由于其输入级采用Superβeta处理，因此可以实现最大1.0 nA的低输入偏置电流。
AD620在1 kHz时具有9 nV/√Hz的低输入电压噪声，在0.1 Hz至10 Hz 频带内的噪声峰峰值为0.28μV，输入电流噪声为0.1 pA/ √Hz，因而作为前置放大器使用效果很好。
同时，AD620的0.01%建立时间为15μs，非常适合多路复用应用；而且成本很低，足以实现每通道一个仪表放大器的设计。
AD620 由传统的三运算放大器发展而成, 但一些主要性能却优于三运算放大器构成的仪表放大器的设计, 如电源范围宽(±2. 3～±18 V ) , 设计体积小, 功耗非常低(最大供电电流仅1. 3 mA ) , 因而适用于低电压、低功耗的应用场合。
AD620 的单片结构和激光晶体调整, 允许电路元件紧密匹配和跟踪, 从而保证电路固有的高性能。
AD620 为三运放集成的仪表放大器结构, 为保护增益控制的高精度, 其输入端的三极管提供简单的差分双极输入, 并采用β工艺获得更低的输入偏置电流, 通过输入级内部运放的反馈, 保持输入三极管的集电极电流恒定, 并使输入电压加到外部增益控制电阻RG上。
AD620 的两个内部增益电阻为24. 7 k8 , 因而增益方程式为G =49.4 kΩ/R G + 1 (1)对于所需的增益, 则外部控制电阻值为R G =49.4/（G - 1）kΩ (2)起其引脚配置框图如下：AD620 由于体积小、功耗低、噪声小及供电电源范围广等特点, 使AD620 特别适宜应用到诸如传感器接口、心电图监测仪、精密电压电流转换等应用场合。
AD620放大电路应用仿真结果-001
AD620应用电路仿真-001 AD620是一款仪表放大器，性能指标如图1所示。
图1 AD620的性能指标
AD620的放大倍数只要通过调节1脚和8脚之间的连接电阻R G 就可以调节其放大倍数，放大倍数的调整范围是1到10000，具体的放大倍数G 的计算公式如下：
G=G R K
4.49+1
例如，要使AD620放大1000，则R G 约等于49.4欧。
下面简单举个例子来说明AD620的应用。
示例是AD620对电桥上的微弱信号进行放大的应用，仿真电路如图2所示。
图2AD620电桥信号放大电路
在图2中可以看到，AD620输入端的信号为2.255mV，AD620的放大倍数大约为100倍，放大后的信号为225.59mV。
由此可见，AD620可以将很微弱的信号准确的放大，放大倍数基本上符合理论值。
AD620
AD620
在一般讯号放大的应用中通常只要透过差动放大电路即可满足需求，然而基本的差动放大电路精密度较差，且差动放大电路变更放大增益时，必须满足两个电阻，影响整个讯号放大精确度的变因就更加复杂。
仪表放大电路则无上述的缺点。
AD620仪表放大器的简介：
图1仪表放大电路是由三个放大器所共同组成，其中电阻R 与R X 来调整放大的增益值，其关系式如（1）所示，唯须注意避免每个放大器的饱和现象（放大器最大输出为其工作电压±Vdc ）。
V O = 1+2R X
V 1−V 2 （1）
一般而言，上述仪表放大器都有包装好的成品可以买到，我们只需外接一电阻（即式（1）中之R X ），
依照其特有的关系式调整至所需
的放大倍率即可。
以下介绍AD620仪表放大器的使用方法。
图2所示为AD620仪表放大器的外围引脚图。
其中1、8脚需跨接一电阻来调整放大倍率（作用同式（1）中之R X），4、7脚需提供正负相等的工作电压，由2、3脚接输入的放大的电压即可从6脚输出放大后的电压值。
5脚则是参考基准，如果接地则第6脚的输为输为与地之间的相对电压。
AD620的放大增益关系如式（2）、式（3）、所示，由此二式我们即可推算出各种增益所要使用的电阻值R G了。
引脚功能如下：
1、8：外接增益调节电阻；
2：反向输入端；
3：同向输入端；
4：负电源；
5：基准电压；
6：共地信号输出；
7：正电源；
G=49.4KΩ
R G
+1 （2）
R G=49.4KΩ
（3）。
ad620用法介绍以及典型电路连接要点
单片仪表放大器为了满足对更容易应用的仪表放大器的需求，ADI公司研发出单片IC仪表放大器。
这些IC包含对如前所述的三运放和双运放仪表放大器电路的改进，同时提供激光微调的电阻器和其它有益於单片IC的技术。
由於有源器件和无源器件现在都在同一颗管芯内，所以它们能够精密匹配——这保证了器件提供高CMR。
另外，这些器件在整个温度范围内保持匹配，从而保证了在宽温度范围内优良的性能。
IC技术（例如，激光晶圆微调）能够使单片集成电路调整到极高精度并且提供低成本、高量产。
单片仪表放大器的另一个优点是它们可以采用尺寸极小、成本极低的SOIC或MSOP封装，适合用於高量产。
表1提供一个ADI公司仪表放大器性能快速一览表。
图1. AD8221原理图一、采用仪表放大器还是差分放大器尽管仪表放大器和差分放大器有很多共性，但设计过程的第一步应当是选择使用何种类型的放大器。
差分放大器本质上是一个运放减法器，通常使用大阻值输入电阻器。
电阻器通过限制放大器的输入电流提供保护。
它们还将输入共模电压和差分电压减小到可被内部减法放大器处理的范围。
总之，差分放大器应当用於共模电压或瞬态电压可能会超过电源电压的应用中。
与差分放大器相比，仪表放大器通常是带有两个输入缓冲放大器的运放减法器。
当总输入共模电压加上输入差分电压（包括瞬态电压）小於电源电压时，应当使用仪表放大器。
在最高精度、最高信噪比（SNR）和最低输入偏置电流（IB）是至关重要的应用中，也需要使用仪表放大器。
二、单片仪表放大器内部描述1、高性能仪表放大器ADI公司於1971年推出了第一款高性能单片仪表放大器AD520，2003年推出AD8221。
这款仪表放大器采用超小型MSOP封装并且在高於其它同类仪表放大器的带宽内提供增加的CMR。
它还比工业标准AD620系列仪表放大器有很多关键的性能提高。
图2. AD8221的引脚排列AD8221是一种基於传统的三运放结构的单片仪表放大器（见图1）。
关于仪运放AD620的原理及计算(原创)
【征文】关于仪运放AD620的原理及计算（原创）进入公司，要求设计一款用于应变等小信号放大的产品，由于涉及到一些差分放大，经多方选择比较后，选用了ADI 的AD620这款仪表放大器。
现将自己整理的有关AD620及同类型仪运放的原理和计算，做为一个帖子，发出来跟大家共享，若有错误敬请指正。
仪用放大器与很多放大电路一样，都是用来放大信号的目的，但仪运放放大电路的特点是，它所测量的信号通常都是在噪声环境下的微小信号。
而噪声通常都是共模噪声，所以在电路设计要求上，电路有很高的共模抑制比，利用共模抑制比将信号从噪声中分离出来。
因此好的仪用放大器测量的信号能达到很高的精度，在医用设备、数据采集、检测和控制电子设备等方面都得到了广泛的应用精密仪表放大器大多采用典型的集成三运放结构，如图所示。
根据运放“虚短、虚断”，有以下结论：由A1，A2虚短可知，V in- ＝V2，Vin+ ＝V3；由A1，A2虚断可知，()326541V V Rg R Rg R V V -++=-； 由A3虚短可知，V5＝V6由A3虚断可知，11525R V V R V Vout -=-，34646R V V R V Vref -=- 整理可得：⎪⎭⎫ ⎝⎛++=Vout V R R R R R V 1122115，⎪⎭⎫ ⎝⎛++=Vref V R R R R R V 4344336 因为V5＝V6，所以有⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++Vref V R R R R R Vout V R R R R R 434433112211综上所得，()()112434431213V R R Vref V R R R R R R R R Vout -⎪⎭⎫ ⎝⎛+++= V r e f V R R V R R R R R R +-++=112434134112令3412R R R R =，则()Vref V V R R Vout +-=1412所以有()Vref V V Rg R R Rg R R Vout +⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-=326512 而16565++=++=Rg R R RgR R Rg G 表示仪表放大器的增益，所以V out 又可以写成 ()Vref Vin Vin R R G Vout +--=12V out =－G ·R 2/R 1（V in-－Vin +）＋V ref对于AD620仪用放大器来说，内部R1~R4电阻阻值为10K ，R5=R6=24.7K因此，在Vin-和Vin+输入电压下，选择合适的外部电阻Rg ，以及合适的参考电压V ref 可以使得放大器输出为0。
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Nonlinearity, G = 1–1000 G = 1–100
Gain vs. Temperature
VOUT = –10 V to +10 V, RL = 10 kΩ RL = 2 kΩ
G =1
Gain >12
10,000
1
0.03 0.10 0.15 0.30 0.15 0.30 0.40 0.70
Model
Conditions
AD620A
Min
Typ Max
AD620B
Min
Typ Max
AD620S1
Min
Typ Max
Units
GAIN Gain Range
G = 1 + (49.4 k/RG) 1
Gain Error2 G=1
VOUT = ± 10 V
G = 10
G = 100
G = 1000
Tel: 781/329-4700
பைடு நூலகம்
World Wide Web Site:
Fax: 781/326-8703
© Analog Devices, Inc., 1999
AD620–SPECIFICATIONS (Typical @ +25؇C, VS = ؎15 V, and RL = 2 k⍀, unless otherwise noted)
140
30 125 225
0.3 1.0 400 1000
1500 2000 5.0 15
µV µV µV/°C µV µV µV µV/°C
80
100
dB
95
120
dB
110
140
dB
110
140
dB
INPUT CURRENT Input Bias Current Over Temperature Average TC Input Offset Current Over Temperature Average TC
TYPICAL STANDARD BIPOLAR INPUT IN-AMP
G = 100
AD620 SUPERETA BIPOLAR INPUT IN-AMP
0
0
5
10
15
20
SUPPLY CURRENT – mA
Figure 1. Three Op Amp IA Designs vs. AD620
REV. E
Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties which may result from its use. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices.
The low input bias current of 1.0 nA max is made possible with the use of Superβeta processing in the input stage. The AD620 works well as a preamplifier due to its low input voltage noise of 9 nV/√Hz at 1 kHz, 0.28 µV p-p in the 0.1 Hz to 10 Hz band, 0.1 pA/√Hz input current noise. Also, the AD620 is well suited for multiplexed applications with its settling time of 15 µs to 0.01% and its cost is low enough to enable designs with one inamp per channel.
a
Low Cost, Low Power Instrumentation Amplifier
FEATURES EASY TO USE Gain Set with One External Resistor
(Gain Range 1 to 1000) Wide Power Supply Range (؎2.3 V to ؎18 V) Higher Performance than Three Op Amp IA Designs Available in 8-Lead DIP and SOIC Packaging Low Power, 1.3 mA max Supply Current
0.5 2.0 2.5
3.0 0.3 1.0
1.5 1.5
0.5 1.0 1.5
3.0 0.3 0.5
0.75 1.5
0.5 2 4
8.0 0.3 1.0
2.0 8.0
nA nA pA/°C nA nA pA/°C
INPUT Input Impedance Differential Common-Mode Input Voltage Range3 Over Temperature
10 40 10 95
10 –50
10,000
1
0.01 0.02 0.10 0.15 0.10 0.15 0.35 0.50
10 40 10 95
10 –50
10,000
0.03 0.10 0.15 0.30 0.15 0.30 0.40 0.70
10 40 10 95
10 –50
% % % %
ppm ppm
+VS – 1.2 +VS – 1.3 +VS – 1.4 +VS – 1.4
–VS + 1.9 –VS + 2.1 –VS + 1.9 –VS + 2.3
10ʈ2 10ʈ2
G=1 G = 10 G = 100 G = 1000
(Total RTI Error = VOSI + VOSO/G) VS = ± 5 V to ± 15 V VS = ± 5 V to ± 15 V VS = ± 5 V to ± 15 V VS = ± 15 V VS = ± 5 V VS = ± 5 V to ± 15 V VS = ± 5 V to ± 15 V
VCM = 0 V to ± 10 V
–VS + 1.9 –VS + 2.1 –VS + 1.9 –VS + 2.1
10ʈ2 10ʈ2
+VS – 1.2 +VS – 1.3 +VS – 1.4 +VS – 1.4
–VS + 1.9 –VS + 2.1 –VS + 1.9 –VS + 2.1
10ʈ2 10ʈ2
EXCELLENT DC PERFORMANCE (“B GRADE”) 50 V max, Input Offset Voltage 0.6 V/؇C max, Input Offset Drift 1.0 nA max, Input Bias Current 100 dB min Common-Mode Rejection Ratio (G = 10)
APPLICATIONS Weigh Scales ECG and Medical Instrumentation Transducer Interface Data Acquisition Systems Industrial Process Controls Battery Powered and Portable Equipment
30,000
10,000
TOTAL ERROR, PPM OF FULL SCALE RTI VOLTAGE NOISE (0.1 – 10Hz) – V p-p
25,000
20,000
15,000 10,000
5,000
AD620A RG
3 OP-AMP IN-AMP (3 OP-07s)
1,000 100 10 1
VS = ± 2.3 V to ± 18 V 80 95 110 110
30 125 185
0.3 1.0 400 1000
1500 2000 5.0 15
100 120 140 140
15 50 85
0.1 0.6 200 500