所有行業(yè)的數(shù)據(jù)采集：雙極性輸入的另一種配置

在今天的文章中，我們將介紹差動放大器配置，這是將ADAQ798x與雙極性輸入信號接口的另一種方式。這種配置可用于具有寬輸入電壓范圍和帶寬的雙極性信號。我們將了解如何為任何給定的輸入范圍選擇所需的外部元件，以及它們?nèi)绾斡绊懫渌?a target="_blank">規(guī)格，如輸入阻抗、噪聲和直流誤差。

差動放大器

ADC驅(qū)動器可配置為采用四個外部電阻的差動放大器，如下所示：

這種配置可以被認(rèn)為是同相和反相配置的疊加;雙極性輸入信號乘以放大器的反相增益，而直流偏置電壓（使用V裁判，出于前幾篇文章中討論的原因）乘以同相增益。CN-0393利用此配置調(diào)理PGIA（AD10）的±8251 V輸出擺幅。此配置的傳遞函數(shù)為：

第一步是找到合適的R比例f和 Rg，由輸入幅度之比（Δv）決定在）至ADC的滿量程范圍（0 V至VREF):

與我們討論的同相配置不同，信號增益可以小于1，因此我們不需要進(jìn)行任何修改（即額外的電阻）來衰減幅度大于V的輸入信號。裁判.值得注意的是，信號確實(shí)從輸入反轉(zhuǎn)到輸出。

R1和 R2然后用于衰減V裁判使得ADC驅(qū)動器的輸出偏置于ADC中間電平（V裁判/2).R的比率1和 R2由 R 的比率確定f和 Rg:

以上還假設(shè)設(shè)計(jì)正在使用 V裁判作為直流輸入電壓與R相連1.

找到這些比率后，我們需要為每個電阻選擇特定值。在我們開始盲目選擇組件之前，需要考慮一些事項(xiàng)：

一、R的值f會影響ADC驅(qū)動器的穩(wěn)定性。如果 Rf變得太大，噪聲增益頻率響應(yīng)將開始達(dá)到峰值，并且可能變得不穩(wěn)定（如MT-050中所述）。正如我們之前在“為單極性輸入增加增益”中提到的幾篇文章，Rf應(yīng)加以限制，以防止這種情況發(fā)生。

這種配置比我們上周討論的配置更容易受到噪聲問題的影響，因?yàn)锳DC驅(qū)動器的噪聲增益總是大于1。ADAQ7980/ADAQ7988數(shù)據(jù)手冊中的噪聲考慮因素和信號建立部分以及CN-0393的系統(tǒng)噪聲分析部分展示了如何量化此配置的系統(tǒng)噪聲。

另一個考慮因素是電阻對系統(tǒng)失調(diào)誤差的影響。電阻將與ADC驅(qū)動器的輸入偏置電流相互作用，在其輸出端產(chǎn)生失調(diào)誤差。隨著它們的抗性增加，這種效果變得更加明顯。根據(jù)MT-038，為了減輕這種影響，將R的并聯(lián)組合1和 R2必須等于 R 的f和 Rg.

讓我們考慮一個例子，其中 v在為 ±1.25 V 和 V裁判= 5 V.使用上面的等式，我們發(fā)現(xiàn)Rf必須為 2×Rg和 R1必須為 5×R2.如果我們想確保輸入偏置電流不會產(chǎn)生系統(tǒng)失調(diào)誤差，R的并聯(lián)組合1||R2和 Rf||Rg也必須相等，其中 R1= 0.8×Rf.如果我們選擇 Rf= 2 kΩ，例如，我們需要Rg= 1 kΩ， R1= 1.6 kΩ 和 R2= 320 Ω.

結(jié)語

差動放大器配置能夠?qū)DAQ798x與具有多種幅度和頻率范圍的雙極性信號接口，并且設(shè)計(jì)非常簡單。不過，還有其他一些事情需要注意。

首先，請記住，某些應(yīng)用關(guān)注的是實(shí)現(xiàn)高輸入阻抗。對于我們討論過的其他配置，這可以通過增加電阻值（并降低輸入帶寬以處理額外的噪聲）來實(shí)現(xiàn)。但是，此配置很難做到這一點(diǎn)，因?yàn)?Rf和 Rg不能太大，以免影響ADC驅(qū)動器的穩(wěn)定性。該電路的輸入阻抗等于反相放大器的輸入阻抗：

例如，為了實(shí)現(xiàn)1 MΩ的輸入阻抗，Rg需要為 1 MΩ，而 Rf可能太大，ADC驅(qū)動器無法正常工作（至少在使用公共增益時）。提高系統(tǒng)輸入阻抗的唯一實(shí)用方法是在ADC驅(qū)動器前面使用另一個信號調(diào)理級。

好的一面是，由于這種配置可能具有較小的電阻，因此不太可能需要額外的濾波來補(bǔ)償電阻噪聲。此外，這使得平衡輸入偏置電流產(chǎn)生的失調(diào)更加實(shí)用，因?yàn)镽1和 R2可以輕松選擇以平衡與 R 的偏移f和 Rg.與可實(shí)現(xiàn)更高輸入阻抗的同相配置相比，這兩種特性使該配置能夠?qū)崿F(xiàn)更高水平的精度和更高的信號帶寬。

另外值得一提的是，這種配置可以更輕松地用于ADAQ798x負(fù)電源接地的單電源應(yīng)用。這是因?yàn)榉糯笃鞯妮斎氡３衷诤愣ǖ闹绷麟妷合拢⑶也惶珦?dān)心違反輸入共模電壓規(guī)格（如ADAQ7980/ADAQ7988數(shù)據(jù)手冊所示）。

審核編輯：郭婷