基于AD620芯片的运算放大器原理图

电子常识

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描述

  AD620芯片介绍

  AD620是一款低成本、高精度仪表放大器,仅需要一个外部电阻来设置增益,增益范围为1至10,000。此外,AD620采用8引脚SOIC和DIP封装,尺寸小于分立电路设计,并且功耗更低,因而非常适合电池供电及便携式应用。

  AD620具有高精度(最大非线性度40 ppm)、低失调电压(最大50 µV)和低失调漂移(最大0.6 µV/°C)特性,是电子秤和传感器接口等精密数据采集系统的理想之选。它还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性,使之非常适合ECG和无创血压监测仪等医疗应用。

  由于其输入级采用Superβeta处理,因此可以实现最大1.0 nA的低输入偏置电流。AD620在1 kHz时具有9 nV/√Hz的低输入电压噪声,在0.1 Hz至10 Hz频带内的噪声为0.28μV峰峰值,输入电流噪声为0.1 pA/√Hz,因而作为前置放大器使用效果很好。同时,AD620的0.01%建立时间为15μs,非常适合多路复用应用;而且成本很低,足以实现每通道一个仪表放大器的设计。

  AD620 由传统的三运算放大器发展而成, 但一些主要性能却优于三运算放大器构成的仪表放大器的设计,如电源范围宽(±2. 3~ ±18 V ) , 设计体积小, 功耗非常低(最大供电电流仅1. 3 mA ) , 因而适用于低电压、低功耗的应用场合。AD620 的单片结构和激光晶体调整, 允许电路元件紧密匹配和跟踪,从而保证电路固有的高性能。

  AD620 为三运放集成的仪表放大器结构,为保护增益控制的高精度,其输入端的三极管提供简单的差分双极输入,并采用β工艺获得更低的输入偏置电流, 通过输入级内部运放的反馈,保持输入三极管的集电极电流恒定,并使输入电压加到外部增益控制电阻RG上。AD620 的两个内部增益电阻为24. 7 k8 , 因而增益方程式为G =49.4 KΩ/RG + 1

  对于所需的增益, 则外部控制电阻值为:RG =49.4/(G - 1)kΩ

  AD620的引脚图如图一所示:

  ad620       

  放大电路介绍

  放大电路是指增加电信号幅度或功率的电子电路。应用放大电路实现放大的装置称为放大器。它的核心是电子有源器件,如电子管、晶体管等。为了实现放大,必须给放大器提供能量。常用的能源是直流电源,但有的放大器也利用高频电源作为泵浦源。放大作用的实质是把电源的能量转移给输出信号。输入信号的作用是控制这种转移,使放大器输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。

  现代电子系统中,电信号的产生、发送、接收、变换和处理,几乎都以放大电路为基础。20世纪初,真空三极管的发明和电信号放大的实现,标志着电子学发展到一个新的阶段。20世纪40年代末晶体管的问世,特别是60年代集成电路的问世,加速了电子放大器以至电子系统小型化和微型化的进程。

  现代使用最广的是以晶体管(双极型晶体管或场效应晶体管)放大电路为基础的集成放大器。大功率放大以及高频、微波的低噪声放大,常用分立晶体管放大器。高频和微波的大功率放大主要靠特殊类型的真空管,如功率三极管或四极管、磁控管、速调管、行波管以及正交场放大管等。

  

  运算放大器电路原理图

  运算放大电路的原理图如图二所示:

ad620  

  如上图所示,4、7引脚分别接负正9V电源为AD620提供双电源供电,所以VOUT电压是处于正负9V之间,但因为AD620不是轨到轨运放,所以VOUT不能达到正负9V。3、2引脚分别是差模输入信号的正负输入端,其与地之间接一个10K的电阻是为AD620提供偏置电流。5引脚是参考端,有VOUT=(VIN+-VIN-)G+REF,我们这里将参考端接地。1、8之间串联的电阻是为改变电路增益,这里将两个390R的电阻并联,并联后的阻值为195R,所以此放大电路的电压增益为G =49.4 KΩ/195R + 1,G=254.3。6引脚是放大电路的输出端。

  该运算放大电路的仿真结果如下图所示:

  ad620

  以看出,输入电压的幅度为20mv,经过放大电路放大后的电压幅度为5.08v左右,放大倍数为25402.008.5,这和设计的放大倍数G=254.3相差很小。

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