仪表放大器只有差模输入不工作吗?

时间: 2024-05-29 01:57:40 |   作者: 产品展示

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  昨天在INA前面加一个单纯的差模信号,后面没有反应,是因为输入范围不在INA的共模工作范围。

  两个差分输入端都有这个,就是加了大的共模电压,然后送入放大器的就是抑制了共模,放大了差分。

  这个也不错,共模就是说信号的任意一点和GND,或者是0V的差值,差模是相对的坐标系,互相参考,但是共模是全局的查看。

  1.抗干扰能力强,因为两根差分走线之间的耦合很好,当外界存在噪声干扰时,几乎是同时被耦合到两条线上,而接收端关心的只是两信号的差值,所以外界的共模噪声可以被最大限度抵消。

  2.能有效抑制EMI,同样的道理,由于两根信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,耦合的越紧密,泄放到外界的电磁能量越少。

  3.时序定位精确,由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS就是指这种小振幅差分信号技术。

  差分信号的结构特点要求对应的测试设备也必须是差分拓扑,差分探头因此成为现代示波器的主流配件。下图是典型的有源差分探头电路结构图:

  共模抑制比,简单来说,就是差动放大电路中对信号共模成分的抑制能力,其定义为放大器对差模信号的电压放大倍数Adm与对共模信号的电压放大倍数Acm之比,英文全称是CommonModeRejectionRatio,一般用简写CMRR来表示。

  哪些因素会影响探头的共模抑制比呢? 电路对称性――电路的对称性决定了被放大后的信号残存共模干扰的幅度,电路对称性越差,其共模抑制比就越小,抑制共模信号(干扰)的能力也就越差。 信号频率或者Dv/Dt 任何探头或仪器输入的不匹配。

  很显然,CMRR值越大越好,一般在60dB(1000:1)左右,但随频率增加CMRR会慢慢地减少。因为越快的信号边沿越容易再正负两端产生偏差,因而也会带来更多的共模电压,如下图所示。

  下面的解释都是超过,我没有超,脆没有。 当运放超出VICMR时,器件就可能不能做正常的线性运行。因此,一定要了解输入信号的整个范围区间,确保运放不超出VICMR。 另一个混淆点是:VICM与VICMR是非标准的缩写,各家IC供应商的数据表中常常使用不同的术语,如VCM、VIC和VCMR。

  因此,必须明白自己正在查看的规格,它不是一个特定的输入电压,而是一个输入电压的范围。 违反VICMR的情况一般出现在使用3.3V、5V或其它低电压应用的单电源运放中。在这些应用中,输入信号区间一般都是狭窄的,必须知道输入信号和VICMR,才能确保运放的正常运行。

  首先,如果输入波幅过大,则要用一个电阻分压器,将信号保持在正确的VICMR区间内。 其次,如果输入信号的偏移有问题,则尝试使用一个输入偏置或直流偏移电路,使输入信号置于运放VICMR区间规格内。 第三,能够尝试换用一种能满足所有其它要求的轨至轨输入运放。

  前面有共模电压的输入端,也能调节直流分量,其次是双电源供电,,REF为0电位

  二阶低通滤波器是一种由 R.P Sallen 和E.L.Key. 在 1995 年给出的经典电路。这种滤波器实现了正的直流增益。在单电源环境下由于过程中无需提供参考电压,这样极大地简化了实现过程。本电路不仅可滤除高频噪声,还可用来放大输入信号。

  C2 跨接电桥输出端,以便 C2 有效地与 C1a 和 C1b 的串联组合并联。通过这样连接,C2 很有效地减小了由于不匹配造成的任何 ACCMR 误差。例如,如果 C2 比 C1 大 10 倍,则它能将由于 C1a/C1b 不匹配造成的CMR 误差降低20倍。注意,该滤波器不影响DCCMR。RFI 滤波器有两种不同的带宽:差分带宽和共模带宽。差分带宽定义为当在电路的两个输入端(+IN 和-IN)之间施加差分输入信号时的滤波器频率响应。该 RC 时间常数由两个阻值相等的输入电阻器(R1a,R1b)之和,以及与 C1a 和 C1b 的串联组合并联的差分电容器C2 一起决定。

  共模带宽定义为连接在一起的两个输入与地之间出现的共模 RF 信号。认识到 C2 不影响共模 RF信号的带宽很重要,因为这个电容器是连接在两个 输入端之间的(有助于使它们保持在相同的 RF 信号幅度)。因此,共模带宽由两个 RC网络(R1a/C1a和 R1b/C1b)对地的并联阻抗决定。

  电阻器 R1 和 R2 能够使用普通的 1%金属薄膜电阻器。但是,所有三个电容器都需要采用高 Q 值、低损耗的电容器。电容器 C1a 和C1b 需要采用±5%允许偏差的电容器,以避免降低电路的 CMR。 差分输入滤波器的截止频率必须设置为大于共模滤波器截止频率的20倍,以防止共模噪声被转换为差分信号。 这些截止频率是通过将差动电容器的尺寸定为共模电容器尺寸的10倍来实现的。

  共模电压共模电压为2.6 V,以允许仪表放大器的输出从250 mV摆动到5 V。共模电压通过分压器设置,分压器使用来自REF02的5v电源,电阻R和电阻Rg。电阻R和Rg分别为15.0 kΩ和16.2 kΩ。电阻R和Rg的容差为0.1%,以减少与共模电压相关的误差。

  图显示了共模电压为2.6 V时INA188的共模与输出电压的关系图。在共模电压为2.6 V的情况下,INA188的输出摆幅为220 mV至9.37 V。

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