这类问题也会出现在变压器耦合放大器电路中 , 如图4所示 , 如果变压器次级电路中没有提供DC对地回路 , 该问题就会出现 。
图4.不工作的变压器耦合仪表放大器电路
图5和图6示出了这些电路的简单解决方案 。这里 , 在每一个输入端和地之间都接一个高阻值的电阻器(RA , BR) 。这是一种适合双电源仪表放大器电路的简单而实用的解决方案 。
图5.每个输入端与地之间都接一个高阻值的电阻器以提供必需的偏置电流回路 。
a.双电源. b.单电源.
这两只电阻器为输入偏置电流提供了一个放电回路 。在图5所示的双电源例子中 , 两个输入端的参考端都接地 。在图5b所示的单电源例子中 , 两个输入端的参考端或者接地(VCM接地)或者接一个偏置电压 , 通常为最大输入电压的一半 。
同样的原则也可以应用到变压器耦合输入电路(见图6) , 除非变压器的次级有中间抽头 , 它可以接地或接VCM 。
在该电路中 , 由于两只输入电阻器之间的失配和(或)两端输入偏置电流的失配会产生一个小的失调电压误差 。为了使失调误差最小 , 在仪表放大器的两个输入端之间可以再接一只电阻器(即桥接在两只电阻器之间) , 其阻值大约为前两只电阻器的1/10(但与差分源阻抗相比仍然很大)
图6.正确的仪表放大器变压器输入耦合方法
为仪表放大器、运算放大器和ADC提供参考电压
图7示出一个仪表放大器驱动一个单端输入的模数转换器(ADC)的单电源电路 。该放大器的参考电压提供一个对应零差分输入时的偏置电压 , 而ADC的参考电压则提供比例因子 。在仪表放大器的输出端和ADC的输入端之间通常接一个简单的RC低通抗混叠滤波器以减少带外噪声 。设计工程师通常总想采用简单的方法 , 例如电阻分压器 , 为仪表放大器和ADC提供参考电压 。因此在使用某些仪表放大器时 , 会产生误差 。
图7.仪表放大器驱动ADC的典型单电源电路
正确地提供仪表放大器的参考电压
一般假设仪表放大器的参考输入端为高阻抗 , 因为它是一个输入端 。所以使设计工程师一般总想在仪表放大器的参考端引脚接入一个高阻抗源 , 例如一只电阻分压器 。这在某些类型仪表放大器的使用中会产生严重误差(见图8) 。
图8.错误地使用一个简单的电阻分压器直接驱动3运放仪表放大器的参考电压引脚
例如 , 流行的仪表放大器
设计配置使用上图所示的三运放结构 。其信号总增益为
参考电压输入端的增益为1(如果从低阻抗电压源输入) 。但是 , 在上图所示的电路中 , 仪表放大器的参考输入端引脚直接与一个简单的分压器相连 。这会改变减法器电路的对称性和分压器的分压比 。这还会降低仪表放大器的共模抑制比及其增益精度 。然而 , 如果接入R4,那么该电阻的等效电阻会变小 , 减小的电阻值等于从分压器的两个并联支路看过去的阻值(50 kΩ) , 该电路表现为一个大小为电源电压一半的低阻抗电压源被加在原值R4上 , 减法器电路的精度保持不变 。
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