所有行业的数据采集：双极性输入的另一种配置

在今天的文章中，我们将介绍差动放大器配置，这是将ADAQ798x与双极性输入信号接口的另一种方式。这种配置可用于具有宽输入电压范围和带宽的双极性信号。我们将了解如何为任何给定的输入范围选择所需的外部元件，以及它们如何影响其他规格，如输入阻抗、噪声和直流误差。

差动放大器

ADC驱动器可配置为采用四个外部电阻的差动放大器，如下所示：

这种配置可以被认为是同相和反相配置的叠加;双极性输入信号乘以放大器的反相增益，而直流偏置电压（使用V裁判，出于前几篇文章中讨论的原因）乘以同相增益。CN-0393利用此配置调理PGIA（AD10）的±8251 V输出摆幅。此配置的传递函数为：

第一步是找到合适的R比例f和 Rg，由输入幅度之比（Δv）决定在）至ADC的满量程范围（0 V至VREF):

与我们讨论的同相配置不同，信号增益可以小于1，因此我们不需要进行任何修改（即额外的电阻）来衰减幅度大于V的输入信号。裁判.值得注意的是，信号确实从输入反转到输出。

R1和 R2然后用于衰减V裁判使得ADC驱动器的输出偏置于ADC中间电平（V裁判/2).R的比率1和 R2由 R 的比率确定f和 Rg:

以上还假设设计正在使用 V裁判作为直流输入电压与R相连1.

找到这些比率后，我们需要为每个电阻选择特定值。在我们开始盲目选择组件之前，需要考虑一些事项：

一、R的值f会影响ADC驱动器的稳定性。如果 Rf变得太大，噪声增益频率响应将开始达到峰值，并且可能变得不稳定（如MT-050中所述）。正如我们之前在“为单极性输入增加增益”中提到的几篇文章，Rf应加以限制，以防止这种情况发生。

这种配置比我们上周讨论的配置更容易受到噪声问题的影响，因为ADC驱动器的噪声增益总是大于1。ADAQ7980/ADAQ7988数据手册中的噪声考虑因素和信号建立部分以及CN-0393的系统噪声分析部分展示了如何量化此配置的系统噪声。

另一个考虑因素是电阻对系统失调误差的影响。电阻将与ADC驱动器的输入偏置电流相互作用，在其输出端产生失调误差。随着它们的抗性增加，这种效果变得更加明显。根据MT-038，为了减轻这种影响，将R的并联组合1和 R2必须等于 R 的f和 Rg.

让我们考虑一个例子，其中 v在为 ±1.25 V 和 V裁判= 5 V.使用上面的等式，我们发现Rf必须为 2×Rg和 R1必须为 5×R2.如果我们想确保输入偏置电流不会产生系统失调误差，R的并联组合1||R2和 Rf||Rg也必须相等，其中 R1= 0.8×Rf.如果我们选择 Rf= 2 kΩ，例如，我们需要Rg= 1 kΩ， R1= 1.6 kΩ 和 R2= 320 Ω.

结语

差动放大器配置能够将ADAQ798x与具有多种幅度和频率范围的双极性信号接口，并且设计非常简单。不过，还有其他一些事情需要注意。

首先，请记住，某些应用关注的是实现高输入阻抗。对于我们讨论过的其他配置，这可以通过增加电阻值（并降低输入带宽以处理额外的噪声）来实现。但是，此配置很难做到这一点，因为 Rf和 Rg不能太大，以免影响ADC驱动器的稳定性。该电路的输入阻抗等于反相放大器的输入阻抗：

例如，为了实现1 MΩ的输入阻抗，Rg需要为 1 MΩ，而 Rf可能太大，ADC驱动器无法正常工作（至少在使用公共增益时）。提高系统输入阻抗的唯一实用方法是在ADC驱动器前面使用另一个信号调理级。

好的一面是，由于这种配置可能具有较小的电阻，因此不太可能需要额外的滤波来补偿电阻噪声。此外，这使得平衡输入偏置电流产生的失调更加实用，因为R1和 R2可以轻松选择以平衡与 R 的偏移f和 Rg.与可实现更高输入阻抗的同相配置相比，这两种特性使该配置能够实现更高水平的精度和更高的信号带宽。

另外值得一提的是，这种配置可以更轻松地用于ADAQ798x负电源接地的单电源应用。这是因为放大器的输入保持在恒定的直流电压下，并且不太担心违反输入共模电压规格（如ADAQ7980/ADAQ7988数据手册所示）。

审核编辑：郭婷