基于AD620芯片的運(yùn)算放大器原理圖 - 全文

　　AD620芯片介紹

　　AD620是一款低成本、高精度儀表放大器，僅需要一個(gè)外部電阻來設(shè)置增益，增益范圍為1至10，000。此外，AD620采用8引腳SOIC和DIP封裝，尺寸小于分立電路設(shè)計(jì)，并且功耗更低，因而非常適合電池供電及便攜式應(yīng)用。

　　AD620具有高精度（最大非線性度40 ppm）、低失調(diào)電壓（最大50 μV）和低失調(diào)漂移（最大0.6 μV/°C）特性，是電子秤和傳感器接口等精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想之選。它還具有低噪聲、低輸入偏置電流和低功耗特性，使之非常適合ECG和無創(chuàng)血壓監(jiān)測儀等醫(yī)療應(yīng)用。

　　由于其輸入級采用Superβeta處理，因此可以實(shí)現(xiàn)最大1.0 nA的低輸入偏置電流。AD620在1 kHz時(shí)具有9 nV/√Hz的低輸入電壓噪聲，在0.1 Hz至10 Hz頻帶內(nèi)的噪聲為0.28μV峰峰值，輸入電流噪聲為0.1 pA/√Hz，因而作為前置放大器使用效果很好。同時(shí)，AD620的0.01%建立時(shí)間為15μs，非常適合多路復(fù)用應(yīng)用；而且成本很低，足以實(shí)現(xiàn)每通道一個(gè)儀表放大器的設(shè)計(jì)。

　　AD620 由傳統(tǒng)的三運(yùn)算放大器發(fā)展而成， 但一些主要性能卻優(yōu)于三運(yùn)算放大器構(gòu)成的儀表放大器的設(shè)計(jì)，如電源范圍寬（±2. 3～ ±18 V ） ， 設(shè)計(jì)體積小， 功耗非常低（最大供電電流僅1. 3 mA ） ， 因而適用于低電壓、低功耗的應(yīng)用場合。AD620 的單片結(jié)構(gòu)和激光晶體調(diào)整， 允許電路元件緊密匹配和跟蹤，從而保證電路固有的高性能。

　　AD620 為三運(yùn)放集成的儀表放大器結(jié)構(gòu)，為保護(hù)增益控制的高精度，其輸入端的三極管提供簡單的差分雙極輸入，并采用β工藝獲得更低的輸入偏置電流， 通過輸入級內(nèi)部運(yùn)放的反饋，保持輸入三極管的集電極電流恒定，并使輸入電壓加到外部增益控制電阻RG上。AD620 的兩個(gè)內(nèi)部增益電阻為24. 7 k8 ， 因而增益方程式為G =49.4 KΩ/RG + 1

　　對于所需的增益， 則外部控制電阻值為：RG =49.4/（G - 1）kΩ

　　AD620的引腳圖如圖一所示：

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　　放大電路介紹

　　放大電路是指增加電信號幅度或功率的電子電路。應(yīng)用放大電路實(shí)現(xiàn)放大的裝置稱為放大器。它的核心是電子有源器件，如電子管、晶體管等。為了實(shí)現(xiàn)放大，必須給放大器提供能量。常用的能源是直流電源，但有的放大器也利用高頻電源作為泵浦源。放大作用的實(shí)質(zhì)是把電源的能量轉(zhuǎn)移給輸出信號。輸入信號的作用是控制這種轉(zhuǎn)移，使放大器輸出信號的變化重復(fù)或反映輸入信號的變化。

　　現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，電信號的產(chǎn)生、發(fā)送、接收、變換和處理，幾乎都以放大電路為基礎(chǔ)。20世紀(jì)初，真空三極管的發(fā)明和電信號放大的實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著電子學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的階段。20世紀(jì)40年代末晶體管的問世，特別是60年代集成電路的問世，加速了電子放大器以至電子系統(tǒng)小型化和微型化的進(jìn)程。

　　現(xiàn)代使用最廣的是以晶體管（雙極型晶體管或場效應(yīng)晶體管）放大電路為基礎(chǔ)的集成放大器。大功率放大以及高頻、微波的低噪聲放大，常用分立晶體管放大器。高頻和微波的大功率放大主要靠特殊類型的真空管，如功率三極管或四極管、磁控管、速調(diào)管、行波管以及正交場放大管等。

　　運(yùn)算放大器電路原理圖

　　運(yùn)算放大電路的原理圖如圖二所示：

　　如上圖所示，4、7引腳分別接負(fù)正9V電源為AD620提供雙電源供電，所以VOUT電壓是處于正負(fù)9V之間，但因?yàn)锳D620不是軌到軌運(yùn)放，所以VOUT不能達(dá)到正負(fù)9V。3、2引腳分別是差模輸入信號的正負(fù)輸入端，其與地之間接一個(gè)10K的電阻是為AD620提供偏置電流。5引腳是參考端，有VOUT=（VIN+-VIN-）G+REF，我們這里將參考端接地。1、8之間串聯(lián)的電阻是為改變電路增益，這里將兩個(gè)390R的電阻并聯(lián)，并聯(lián)后的阻值為195R，所以此放大電路的電壓增益為G =49.4 KΩ/195R + 1，G=254.3。6引腳是放大電路的輸出端。

　　該運(yùn)算放大電路的仿真結(jié)果如下圖所示：

　　以看出，輸入電壓的幅度為20mv，經(jīng)過放大電路放大后的電壓幅度為5.08v左右，放大倍數(shù)為25402.008.5，這和設(shè)計(jì)的放大倍數(shù)G=254.3相差很小。