由單片集成芯片AD620實(shí)現(xiàn) - 儀表放大器電路原理、構(gòu)成及電路設(shè)計(jì)

　　方案4 由一個(gè)單片集成芯片AD620實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。它的特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：一個(gè)AD620，一個(gè)增益設(shè)置電阻Rg，外加工作電源就可以使電路工作，因此設(shè)計(jì)效率最高。圖4中電路增益計(jì)算公式為：G=49．4K/Rg+1。 實(shí)現(xiàn)儀表放大器電路的四種方案中，都采用4個(gè)電阻組成電橋電路的形式，將雙端差分輸入變?yōu)閱味说男盘?hào)源輸入。性能測(cè)試主要是從信號(hào)源Vs的最大輸入和Vs最小輸入、電路的最大增益及共模抑制比幾方面進(jìn)行仿真和實(shí)際電路性能測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表1和表2。其中，Vs最大（?。┹斎胧侵冈诮o定測(cè)試條件下，使電路輸出不失真時(shí)的信號(hào)源最大（?。┹斎?；最大增益是指在給定測(cè)試條件下，使輸出不失真時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的電路最大增益值。共模抑制比由公式KCMRR=20|g | AVd/AVC|（dB）計(jì)算得出。

　　說(shuō)明：（1）f為Vs輸入信號(hào)的頻率；

　?。?）表格中的電壓測(cè)量數(shù)據(jù)全部以峰峰值表示；

　?。?）由于仿真器件原因，實(shí)驗(yàn)中用Multisim對(duì)方案3的仿真失效，表1中用“-”表示失效數(shù)據(jù)；

　?。?）表格中的方案1～4依次分別表示以LM741，OP07，LM324和AD620為核心組成的儀表放大器電路。

　　由表1和表2可見(jiàn)，仿真性能明顯優(yōu)于實(shí)際測(cè)試性能。這是因?yàn)榉抡骐娐返男阅芑旧鲜怯煞抡嫫骷男阅芎碗娐返慕Y(jié)構(gòu)形式確定的，沒(méi)有外界干擾因素，為理想條件下的測(cè)試；而實(shí)際測(cè)試電路由于受環(huán)境干擾因素（如環(huán)境溫度、空間電磁干擾等）、人為操作因素、實(shí)際測(cè)試儀器精確度、準(zhǔn)確度和量程范圍等的限制，使測(cè)試條件不夠理想，測(cè)量結(jié)果具有一定的誤差。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，仿真與實(shí)際測(cè)試各有所長(zhǎng)。一般先通過(guò)仿真測(cè)試，初步確定電路的結(jié)構(gòu)及器件參數(shù)，再通過(guò)實(shí)際電路測(cè)試，改進(jìn)其具體性能指標(biāo)及參數(shù)設(shè)置。這樣，在保證電路功能、性能的前提下，大大提高電路設(shè)計(jì)的效率。

　　由表2的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出：方案2在信號(hào)輸入范圍（即Vs的最大、最小輸入）、電路增益、共模抑制比等方面的性能表現(xiàn)為最優(yōu)。在價(jià)格方面，它比方案1和方案3的成本高一點(diǎn)，但比方案4便宜很多。因此，在四種方案中，方案2的性價(jià)比最高。方案4除最大增益相對(duì)小點(diǎn)，其他性能僅次于方案2，具有電路簡(jiǎn)單，性能優(yōu)越，節(jié)省設(shè)計(jì)空間等優(yōu)點(diǎn)。成本高是方案4的最大缺點(diǎn)。方案1和方案3在性能上的差異不大，方案3略優(yōu)于方案1，且它們同時(shí)具有絕對(duì)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但性能上不如方案2和方案4好。

　　綜合以上分析，方案2和方案4適用于對(duì)儀表放大器電路有較高性能要求的場(chǎng)合，方案2性價(jià)比最高，方案4簡(jiǎn)單、高效，但成本高。方案1和方案3適用于性能要求不高且需要節(jié)約成本的場(chǎng)合。針對(duì)具體的電路設(shè)計(jì)要求，選取不同的方案，以達(dá)到最優(yōu)的資源利用。電路的設(shè)計(jì)方案確定以后，在具體的電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，要注意以下幾個(gè)方面：

　?。?）注意關(guān)鍵元器件的選取，比如對(duì)圖2所示電路，要注意使運(yùn)放A1，A2的特性盡可能一致；選用電阻時(shí)，應(yīng)該使用低溫度系數(shù)的電阻，以獲得盡可能低的漂移；對(duì)R3，R4，R5和R6的選擇應(yīng)盡可能匹配。

　?。?）要注意在電路中增加各種抗干擾措施，比如在電源的引入端增加電源退耦電容，在信號(hào)輸入端增加RC低通濾波或在運(yùn)放A1，A2的反饋回路增加高頻消噪電容，在PCB設(shè)計(jì)中精心布局合理布線，正確處理地線等，以提高電路的抗干擾能力，最大限度地發(fā)揮電路的性能。