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仪用放大器AD620及其应用


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仪 用 放大 器 A 6 0 其应 用  D2 及
曹茂永, 霞协 农亮 王  
( 科 夏 山东   氟   西 学 济南2 o1 院, 5 3) o  
摘 要 :D 2 A 6 0是 一种 低 功 耗 、高精 度 的仪 表放 大 器 。本 文 根 据 A 公 司提 供 的

有 关 英  D

}  

文资料和作者的体会 , A 60的特点和典型用法做了较为详细介绍, 对 D2 并结台 自己的科  研, 介绍 了 A 60在 光电检测 中的应 用 。 D2  

17  。  

关键词 : 仪用放大器 ; 光电检测 ; 信号放大 

中 分   i 5 — 戛赢i  B 文 编 :0 100 }-4- 图奚了   彳 — i i   章 号 1 13 (0 10 94   0 — 920 0 0 -  0
I sr m e t t n a p i e   n tu n a i   m l r AD6 O a d i   p l a i n o i f 2   n   t a p i to   s c
Ca   o o g W a g Xi , u   n l n   o Ma y n , n   a S n No g i g a

1     1 0

(hnogU i ri  fSi c n  eh o g,ia  50 1 hn ) S adn  nv syO ce eadT cnl yJ n2 03 , ia  e t n o n C
Ab ta t AD6 0 s   id f isr me t n mp i e w ih a   o sr c : 2  i a k n  o  n t u ni  a lir hc  h s lw p w r a d ih o f o e   n  hg  
pe io . 6 0 r c s nAD 2 % s e i c to s n d y ia u a e s e c i e  a d t a p ia in n i p cf a in  a  t p c l s g  i i  d s r d n  i b s p l t  i   c o o t ee t n e d t ci n f l  s i t d c d  p o lc r i  ee t   e d i n r u e . u o i   o

Ke   r s i s u nain a I e ;  0 It nc d tcin sg a  mpi   y wo d : t me tt   mp i r0 leem i ee t ;in la l y n r o 6 p   o f

0 概

述 


A 6 0是 一 种 只用 一 个 外 部 电 阻就 能 设 置 放  D2

l N  N  

s  

大倍数 为 110 - 0 0的低功耗 、 高精 度仪表放 大器 。它  体积小, 8 为 管脚 的 S I OC或 DP封装 ; 电 电源 范  I 供



V  

鬻 
() 功耗 , 太 4低 最   供 电 电流 为 1 m 。 . A  3

1 A 60的引脚及工作   D2  
原理 

围为± . ~ lV 最大供电电流仅为 1 m 。 2 V +B ; 3 . A  3
A 6 0 有很 好 的直 流特 性和 交流 特性 , 的  D 2具 它 最 大输入失 调 电压 为 5  V O ,最大输 入失 调电 

A 6 0的 管 脚 如 图 l D2  

图 1 A 60管脚 图 示 ,   D2 其结构简图如图 2 所示。  

压漂移 为 lV t PC, 大输 人偏置 电流为 2 n   t 最 . A。 0 G=0时 , 1 其共模 抑制 比大于 9 d  在 1H 处  3B kz 输 人 电压 噪 声 为 9 v x ̄ .在 01 z 1 H   n // .H ~ 0 z 范 围内输人 电压 噪 声 的峰一 峰值 为 02 g 输   8 V, 人 电流噪声 为 01A x ̄ 。G l 它 的增 益  .p / / =时
带 宽 为 10 H , 2 k z 建立 时间为 1 g  5s 总 的来看 , D 2 A 6 0的特点 可归结 为如 下几  点:  

() D 2 1A 60能确 保高增 益精 密放大所 需 的  低 失调 电压 、 失调 电压 漂移 和低 噪声 等性 能  低
指标 ;  

() 2 只用一只外部 电阻就能设置放大倍数 
l l0 : ~ 0 0 

( ) 积小 , 3体 只有 8个 引脚 ;  


4 一 9  

图 2 A 60结构 简图    D2

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总第 3 7卷 第 4 8期  1 20 0 0年 第 1 0期 

电副 与仪 表 
E   伽cl … a M   【   l  nl 即 t【 n n  · aI     +vs  

Vo.7 13 No41   . 8
0c . D 0 t   0  

A 6 0是 在 传 统 的 三 运 放组 合 方式 改进 的基  D2

础 上研 制 的单 片仪 用放 大 器 。输入 三极 管 Q- Q  和 3 提供 了唯 一 双极 差 分输 入 ,因内部 的超 B处 理 , 它  的输入偏 移 电流 比一般 情 况低 l 。通 过 Q一    O倍 ]A一 月 环路 和 Q一  月 环路 的反 馈 ,    A — : 保持 了 Q 、 z 电   Q 集
极 电流 为 常量 , 以输 入 电 压相 当于加 在外 接 电阻  所

月 的两端 , 输 入 到 A/ : 出 的差 分 放大倍 数 为    从  A 输 G  + ) =     l 。由  组 成 的单位 增益减 法器 消除  了任何共模 成 分 , 而产生 一 个与 R F管脚 电位有 关  E 的单 路输 出。   月 的值还 确定 了前级 运放 的跨导  当  减小    时 , 大倍 数 增 大 , 放 对输 入 三极 管 的跨 导 渐 渐 地 增  大 , 具 有 明 显 的优 点 : 大倍 数增 加 使 得 开 环增  这 放 益增 大 , 因此 减小 了与增 益 有关 的误 差 ; c、: 由  c 和  前置 运放 跨 导 确定 的增 益 带宽乘 积 增加 , 因此 频率 
●  

( ) 交 流耦合输入时的偏置电流回路  c

图 3 输入 偏置 电流的 几种 回路 形 式 

() 2 所有的仪用放大器都对通道外的信号进行  整流, 若放 大小信号 时 , 个整 流 电压 就成 了直流 失  这
调 电压 。A 6 0的结构 允许 在输 入晶体 管的基极 和  D2 发射极 之 间接人 一级滤波 ,将 不需 要的整 流信号 滤  除 , 图 4所示 。R =/  , 如 C I2 大于等 于 A 60的带  D2 宽,  ≤10 F  5p 。
且 

响应 得到 改 善 ; 主要 由输 人 三极 管 集 电极 电流 和基  极 电阻确定 的输 入 电压 噪声 减小 到 9V XHz  n // 。 内部 增益 电阻 月 和 月 被 精确 确定 为 2 k       47, Q, 使得运放 增益 精 确地 由 月 确定   
G 4 .k  = 94 r 2 典型 用法  l 或  R = 9 k J( 一 )   ,4 . D G 1 4  

() 入偏 置 电流 是 绐运 放 的输 入 晶体 管提 供  1输 偏置所 需 的电流 , 必须 由一个 返 回 回路 , 它 因此 . 当 

放大象变压器这种交流耦台信号源时, 每一个输人  点 必须 有一个 到地 的直 流通路 , 图 3所示 。 如  

]  
() 变压器耦合输入时的偏置电流回路  a 

图 4 一 级 滤 波 原 理 图 

()D 2 3 A 6 0的输 出电 压 和 参 考 端 有 关 . R F 将 E  端 和 恰 当 的接 地 点 连 接可 解 决 很 多 接 地 方 面 的 问 

题。为了将低电平的模拟信号从有噪声的数字环境  中隔离出来 ,许多数据采集系统将模拟地和数字地  分开 。接地 原则为各 个独 立的接地 回路 使 敏感点流  向地 的电流 为最小 。这些接 地 回路 又必 须在 某一 点 
连接在 一起 ,通 常在 A C上 。 如图 5所示 . D 2   D A 60

( ) 热电偶 输入时的偏置 电流 回路  b

的参考端 5端 、 采样保持器 A 55的地端 、 D8 模拟供  电电源的地端分别接到模数转换 器 A 54 D 7 A的模拟  地端 ;而数字供电的地端和模数转换器 A S4   D 7A的 数字 地相接 ,最后 模拟地 和数字 地在 A 54 D 7A上相 

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总第 3 7卷 第 4 8期  1 20 00年 第 l 0期 
El crc e t   i

电 测 与 仪袭 
Me   a … t & 】 sr me t J   n tu n  ̄ t m

v L 7 o4l  0 3  N   8 Oc  2 0   t 00

图 5 接 地 原理 图  

接。  

式 中 

一D ——探 测器 噪声 ,随不 同的光 电探 测    
‘  

在许 多应用 场 合 ,常 采用屏 蔽 电缆 方 法来 减小  输 人端 的噪声干 扰 。 屏蔽 给予适 当的驱动 , 减小  对 可 电缆 电容和杂 散 电容造 成 的差 分相移 ,保证交 流共 

器而 异 , 根据 系统 要求 选择 合适 的探测 器 ; 应  

L ,J 负载 电阻 噪声 ; , ——一  
, 

模抑制 比不下降, 6 为差分屏蔽驱动接法 , 6  图 a 图 b 为共模屏 蔽驱 动 接法 。  

【 _ 运 放噪声 。 d卜 一   囡 A 6 0的 噪声很 小 , 常 被用 做光 电检测 电 D2 故   路 的前置运 放 。  

下面 以光 电二极 管 作 为探测 器 为例加 以说 明 
设 光电二极 管的 电流为  , 则 
i   l   2 Fl  

其中

, 广

光 电流 , 与光 强度 成 正 比 , 它 为检测 到 

的有效信 息 ;   ,  —— 暗 电流 , 二极 管 表 面的 电流 和通 常  由
() 差 分 屏 蔽 驱 动  a

的P N结 电流组成 , 系统 中的 无效信 息 。 为  
为 了消除 暗电流的影 响 ,选用 性能完 全相 同的 

两只二 极管 D 、:  D 和两 只阻值 为 R的 电阻  、 接  如

成析式 , 如图 7 所示  

() 共模屏蔽驱 动  b 困 6 屏 蔽驱动 电路 

3 应

用 

31 在 光 电检 测 中的应 用 .  
光 电检测 在工业 中应 用非 常广 泛。设计一 个光  电检 测 系统 的 原 则 就是 把 总 系统 噪 声 减 小到 最 低  限度 。系统 的噪声 主 要包 括探 测 器 噪声 、 电阻 噪声 

图 7 光 电检 测 前置放 大 电路  当 D 有光 照 而  无 光 照时 ,运 放两端 输入 的   

电压 为  , ’ 一 ·= ·  k+喑   , R I R ,它 只 与 光 电流 有 
关, 从而消 除 了暗电流 的影响 。  

和运放的噪声 , 因他们之问各 自独立 , 以总噪声  所
可 以表示 为 

32 在 超 声检 测 中的应 用 .   在 超声检 测领 域 ,特 别是超声 波在不 均匀且衰 

() 【 2 + (  = (   L   D)

{  
十   1  

,  

减大的介质中传播时将遇到介面后 的回波很微弱  
S — l  

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总第 3 7卷 第 4 8期  1 20 0 0年 第 1 0期 

电 测 与仪 表 
Elc re l Me s r me t& i t e tia   a u e n nsm ̄e to   ma i u

Vo _7 No41   l   - 8 3

Oc 2)o 【 【   o

若 用一般 的运 放作 前置处 理 , 往往噪 声较大 , 得不到  上 迭加有 一个较 强的直 流信号 ,就要 设置 一个 分离  使   有效 的信 号 。选 用 A 60作 前置 放 大 电路连 接 简  电路 , 直流信 号分 离出来 。 D2
单、 噪声 小 , 图 8所示 。 如  

我 们 已将 其应用 于 光 电检 测 和超 声 检i 领域 , 勇 l  
取得 了较 好 的效果 。  


AD6 0 2 



文 献:  

:。 A A O   E IE. w CsP wti tm n tnA pf   1 N L C D NC SL  otP e n r eti   m l  ̄ o ,   su ao i i
2 [ ’ 城 切  里    意 G l U拉 瓦约利著 干耀明 , 王洪生译 把纤和 光器  件的捌量[   M3   宇航出版社,90 19 .  
作者简介:  

图 8 超 声检测 接收前 置 电路  4 结束语  AD 2 一个 高精 度 的仪表放 大器 ,在应 用 中  60是

曹茂永(9 4 ) 男,9 6 16 - , 18 年毕业 于南开太学 物理系光学专业 , 就职  于山东科拉上学 信息 与 电气工程学 院 . 副教授 , 现在 天津大学 精密   仪器与光电子工程学 院攻读地士学 位 
收 稿 日期 :0 0 0 — 0 2 0 - 7 2 

还需要注意防止放大器的堵塞问题。如果微弱信号 

( 王亚 东

编发 )  

{ 上接第 3 8页 】   技术 是 飞利 浦公 司首 创 的 二线 制 双 向多主 总 线 , 总  线上 的各 种 器件 如存 储 器 、/ 、 0等 芯片通 过  AD I / 条 串行 数 据 总线 S A和 一条 串行 时钟 S L按 照  D C


提供 电度表磁 推轴承磁化装置 
S 3型 电度 表 磁推 轴承 磁 化装 置 是 生产 磁 推  H 轴 承 电度 表的必备装 置 。 装置 对磁 环预充一 主  本 一 充  老 化退磁 一次 完成 , 间 ≤l , 时 O秒 每分钟 可 
本 装 置 电压 选 择 为 3 0 3 0 3 0 3 0 30   0 ~ 2 —4 —6 ~ 8 ~



定 的通讯协 议 进行 地址和 信息传输  用一 片 并 人 串 出芯片 7  15将 73 4 6 15的并行 

完成 6只磁 环的磁化 工作 。   40 0V,分 别对应磁 化 中1.5m1 、 9 27 、    ̄1mm的标准  5 环 磁 头根据用 户要求 分别 制作 。退磁 老化 峰值 电  流 最大 为 5 分 为 00 49级选择 , 大退磁 可将  A, 0 -9 最 推举高度 降为 0 m。 m   本装 置质量 可靠 、 稳定 、 果极 佳 , 购者  运行 效 欲 可与哈尔滨 市 四和科技 有限公 司联 系 。  

输 出转 化 为 串 行输 出 ,4 s6 7L 15共 用 I 总 线 的 时  ℃ 钟 和数据 信号 , 此时 73 15和 8C 0 1之间仅三 根  9 25

1线即可连接完毕。 2 1  
3 结 论 

在 我们 研制 的 PD智 能调 节 器 中 , 照上 面 分  I 按 析 的方 法 , 少 了 7 3 减 15对 系统 口线 的 占用 , 高 了  提 c U的利用 率 。经过实 际应 用 , P 仪表 工作正 常 , 果  效
良好 。  

联 系人 : 杨女士
参 考 文 献:  

联 系电话 :05 )3 0 8  (4 16 5 5 7

[ ] 何立 民- 片机应用系统设计 [ 北京 航空航*大学 出版社 . 1 单 M]  
19 9 n 

[] 中国集成电路大全 集成稳 压器与非线性模 拟集成 电路 国防  2
工 业 出 版社 .  

[] 屠运武 串行总线及器件在监控舟站 中的应用 J煤矿 自 3  l 动化 .  
1卵 ( ) 9 4 

作者简介:   屠运武(93 )男 , 16一 , 硕士 , , 高级工程师 . 现从事 自动化和计 算机应用 
和 开 发 工作 。  
收 稿 E期 :00- 80   j 2( 0—4

( 亚东 王
÷ ·   。 十 牛 串

编发 )  

牛 · 一 一 ‘ - 一 · · - 一 · 一 一 一 一 · · 一 一 · 一 · 一 - 一 . 一 .   十 年 十 牛 _ 十 ÷ 牛 串 十 十 ÷ 十 十 年 ÷ 十 十 幸 十 十 十 年 辛 十 十 年 夺 }

欢迎订 阅《 电测 与仪 表》 志1 杂  
2 0 年全年 订价 :2 0元  01 7  O


国 内代 号 1- 3 44 

5 — 2  


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