【導(dǎo)讀】與分立半導(dǎo)體組件相比，使用運算放大器和儀表放大器能 給設(shè)計師帶來顯著優(yōu)勢。雖然有關(guān)電路應(yīng)用的著述頗豐， 但由于設(shè)計電路時往往匆忙行事，因而忽視了一些基本問題，結(jié)果使電路功能與預(yù)期不符。在此，咱們論述幾個最為常見的設(shè)計問題并提出實用的解決方案~
與分立半導(dǎo)體組件相比，使用運算放大器和儀表放大器能 給設(shè)計師帶來顯著優(yōu)勢。雖然有關(guān)電路應(yīng)用的著述頗豐， 但由于設(shè)計電路時往往匆忙行事，因而忽視了一些基本問題，結(jié)果使電路功能與預(yù)期不符。在此，咱們論述幾個最為常見的設(shè)計問題并提出實用的解決方案~
1. 缺少直流偏置電流回路
最常見的應(yīng)用問題之一是在交流耦合運算放大器或儀表放 大器電路應(yīng)用中，沒有為偏置電流提供直流回路。圖1 中，一個電容串接在一個運算放大器的同相(+)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，即使是放大器輸入端的一個較小直流電壓，也會影響 運放的動態(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 的做法會帶來一些問題。
錯誤的交流耦合運算放大器電路
2. 為儀表放大器、運算放大器和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 簡單的RC低通抗混疊濾波器來降低帶外噪聲。設(shè)計師一般 傾向于采取簡單的辦法，比如利用電阻分壓，來為儀表放 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，因為它是一個 輸入端口。因此，設(shè)計師可能將高阻抗源，比如電阻分壓 器連接至儀表放大器的基準(zhǔn)電壓引腳。對于某些類型的儀 表放大器，這可能導(dǎo)致嚴(yán)重錯誤。
不恰當(dāng)?shù)氖褂煤唵畏謮浩鱽碇苯域?qū)動三運放結(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放提供基準(zhǔn)的情況 下保持PSR
一個經(jīng)常被忽視的問題是，電源電壓VS的噪聲、跳變、或 漂移會反饋到基準(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，來產(chǎn)生基準(zhǔn) 電壓，而不是對VS進(jìn)行分壓。在設(shè)計同時采用儀表放大器和運算放大器的電路時，這種考慮非常重要。
5. 對單電源運算放大器電路進(jìn)行去耦
單電源運算放大器電路要求對輸入共模電平進(jìn)行偏置以處 理正負(fù)擺動的交流信號。當(dāng)采用電阻分壓供電電源的方法 來提供偏置時，必須進(jìn)行足夠的去耦處理，以維持PSR不 變。 一種常見的，但是錯誤的做法是通過一個帶有0.1 μF旁路電 容的100 kΩ/100 kΩ分壓電路來向運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 為其極點頻率僅為32 Hz。
文章來源：ADI
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