低成本单电源差分放大器AD626：特性、应用与原理详解

在电子工程师的设计工作中，选择合适的放大器至关重要。今天要给大家介绍的是Analog Devices公司的AD626，一款低成本、真正单电源差分放大器，它在放大和低通滤波小差分电压方面表现出色，适用于多种应用场景。

文件下载：AD626.pdf

一、AD626的特性亮点

1. 电源灵活性

AD626可以采用单电源（+2.4 V至+10 V）或双电源（±1.2 V至±6 V）供电，这种灵活的电源选择能满足不同设计的需求。比如在一些对电源体积和成本要求较高的项目中，单电源供电就非常合适；而在需要更宽电压范围的应用里，双电源供电则能发挥优势。

2. 出色的直流性能

• 低输入失调电压：最大仅为500 μV，能有效减少因失调电压带来的误差，提高信号处理的精度。
• 大共模范围：从0 V到+54 V，在存在较大共模电压的环境下，仍能准确放大差分信号。
• 良好的共模抑制比（CMR）：典型值达到90 dB，能够很好地抑制共模信号，增强对差分信号的放大能力。

3. 优秀的交流性能

• 快速建立时间：仅需24 μs（0.01%），可以快速准确地响应输入信号的变化，适用于对信号响应速度要求较高的应用。
• 输入保护与RFI滤波：具备输入保护功能，能承受50 V的连续过载；同时包含RFI滤波器，可有效减少射频干扰对信号的影响。

4. 增益可配置

通过引脚选择，增益可以轻松设置为10或100，还能通过外部电阻在10 - 100之间灵活调整，满足不同增益需求。

5. 低功耗

在(V_{S}= +5 V)时，功耗仅为1.2 mW，适合对功耗有严格要求的应用场景。

二、AD626的应用领域

1. 电流传感

利用其大共模范围和准确的放大能力，AD626能够在存在较大共模电压的情况下，精确测量电流传感器两端的差分电压，实现电流的准确测量。例如在电力系统监测中，可以实时监测电路中的电流变化。

2. 传感器接口

适用于压力传感器、位置指示器、应变计等各种低电平信号源的接口。这些传感器输出的信号通常很微弱，且可能伴随着较大的共模电压，AD626能够将这些微弱信号准确放大，为后续信号处理提供可靠的输入。

三、AD626的工作原理

AD626由精密平衡衰减器、超低漂移前置放大器（A1）和输出缓冲放大器（A2）组成。输入信号首先经过双电阻衰减器R1 - R4，降低输入到前置放大器的峰值共模电压，使得差分输入电压能够在大共模电压环境下准确放大。通过精确激光微调R3和R4，可将整体共模误差降至最低，实现至少10,000:1（80 dB）的共模抑制比。

为减少A1输入处的射频信号整流影响，电路中加入了小滤波电容C1和C2。A1的输出通过100 kΩ电阻（R12）连接到A2的输入，便于对感兴趣的信号进行低通滤波。

四、增益调整与低通滤波

1. 增益调整

AD626的增益调整非常方便。要设置增益为10，只需让引脚7悬空；设置为100，则将引脚7接地。若要设置10 - 100之间的增益，可在引脚7和模拟地之间连接可变电阻。不过由于片上电阻的绝对公差为±20%，所以至少要提供20%的调整范围。

2. 单极低通滤波

通过在引脚4和地之间连接一个电容，就能轻松实现单极低通滤波。这种简单的实现方式为信号处理提供了更多的灵活性，可根据实际需求滤除不需要的高频信号。

五、实际应用案例

1. 电流传感器接口

在电流传感应用中，被测电流通过电阻(R{S})，(R{S})的值应小于1 kΩ，且要使该电阻两端的平均差分电压约为100 mV。为实现+4 V的满量程输出，使用增益为40的设置，并可±20%调整以吸收传感电阻的公差。

2. 电桥应用

在典型的电桥应用中，AD626设置为增益100，采用双电源供电，并可选择进行低通滤波，以满足电桥信号处理的需求。

六、总结

AD626凭借其丰富的特性、广泛的应用领域和简单的操作方式，成为电子工程师在设计差分放大器电路时的一个优秀选择。无论是在电流传感、传感器接口还是其他相关领域，它都能提供可靠的性能和准确的信号处理能力。在实际设计中，大家可以根据具体需求，充分发挥AD626的优势，实现高效、稳定的电路设计。你在使用差分放大器时遇到过哪些问题呢？对于AD626的应用，你还有什么其他的想法或疑问吗？欢迎在评论区留言讨论。