儀表放大器的處理抑制問題

電氣工程師習(xí)慣于處理各種抑制問題，從共模抑制到電源抑制，以至于 EMI 抑制，而且這也絕對(duì)是我們喜歡做的事。抑制越多越好！

然而對(duì)于儀表放大器而言，在計(jì)算由電源或共模電壓變化產(chǎn)生的失調(diào)偏移時(shí)很容易產(chǎn)生困惑。這種困惑的根本原因如下圖所示：

在圖 1 中，放大器的電源抑制比 （PSRR） 隨放大器增益配置的升高而增加。這樣很容易讓人想到，在高增益下產(chǎn)生任何輸出偏移，都需要電源的明顯變化！但一定要記住：共模抑制比 （CMRR） 和 PSRR 都是輸入?yún)⒖?a target="_blank">參數(shù)：

（1）

PSRR 和 CMRR 定義為輸入失調(diào)電壓變化 ΔVOS（IN） 與電源電壓變化 ΔVS 或共模電壓變化 ΔVCM 的比值。

為了了解增益對(duì)這些參數(shù)的影響，請(qǐng)將大多數(shù)儀表放大器看成兩個(gè)串行的放大器級(jí)，一個(gè)輸入級(jí)放大器（如圖 2 中 G1 所示）和一個(gè)輸出級(jí)放大器（如 G2 所示）。電源或共模電壓的變化會(huì)造成每個(gè)放大器級(jí)失調(diào)電壓的變化，如圖中 ΔVOS1 和 ΔVOS2 所示。

在需要計(jì)算輸入時(shí)，用輸入級(jí)增益 G1 除第二個(gè)失調(diào)電壓變化 ΔVOS2。最后，由于兩個(gè)失調(diào)變化的極性未知，可能為正也可能為負(fù)，因此可推導(dǎo)出公式 2：

（2）

在儀表放大器產(chǎn)品說明書中可找到該公式，從而可計(jì)算出由溫度、電源和共模電壓等不同因素所引起的輸入失調(diào)變化值：

圖 3：內(nèi)容摘自 INA118 產(chǎn)品說明書，說明不同因素所導(dǎo)致的輸入失調(diào)變化。

將公式 2 代入公式 1，就很容易得出增益如何影響儀表放大器的 PSRR 和 CMRR：

（3）

從輸入級(jí)增益除以第二個(gè)放大器失調(diào)電壓的變化值 ΔVOS2 可以得出，這兩個(gè)參數(shù)會(huì)隨增益的提高而增大。

到目前為止，我們一直關(guān)注的只是輸入失調(diào)的變化，但輸出端會(huì)怎樣呢？畢竟我們通常真正關(guān)心的是放大器輸出。很明顯，我們可用 ΔVOS（IN） 乘以放大器總體增益來計(jì)算 ΔVOS（OUT）。

（4）

很多儀表放大器的輸出級(jí)增益都為 1，這就意味著放大器總體增益由輸入級(jí)增益決定。這樣我們就可將公式 4 簡(jiǎn)化為：

（5）

由于輸入級(jí)現(xiàn)已成為主要誤差源，因此儀表放大器的 CMRR 和 PSRR 參數(shù)可在較高增益下得到改善。但是，還有一個(gè)我們尚未討論的影響。細(xì)心的讀者在觀察圖 3 時(shí)可能已經(jīng)注意到了：輸出級(jí)失調(diào)比輸入級(jí)差。

責(zé)任編輯：haq