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AD8250可编程增益仪表放大器的操作原理是什么?

2026/2/10 10:51:39
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AD8250是一款具有数字式可编程增益的仪表放大器,拥有GΩ级输入阻抗、低输出噪声和低失真等特性,因此适合用来与传感器接口及驱动高采样速率模数转换器(ADC)。那么,它的操作原理是什么呢?下面就简单了解一下吧!

AD8250 是一款基于经典三运放拓扑结构的单片仪表放大器,如下图所示。它采用 Analog Devices, Inc. 专有的 iCMOS® 工艺制造,提供精密、线性的性能和稳健的数字接口。

AD8250可编程增益仪表放大器的操作原理是什么?

并行接口允许用户以数字方式编程增益为 1、2、5 和 10。增益控制通过切换内部精密电阻阵列中的电阻来实现(如上图所示)。虽然 AD8250 具有电压反馈拓扑结构,但增益带宽积在增益为 1、2 和 5 时会增加,因为每个增益都有自己的频率补偿。这导致在较高增益时具有最大带宽。

所有内部放大器都采用失真消除电路,实现高线性度和超低 THD。激光修整电阻允许 G = 1 时的最大增益误差小于 0.03%,G = 10 时的最小 CMRR 为 98 dB。

针对高频高 CMRR 优化的引脚排列使 AD8250 能够提供保证的 80 dB 最小 CMRR(G = 1,50 kHz)。平衡输入减少了过去对 CMRR 性能产生不利影响的寄生效应。


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    与许多 IC 电源稳压器一样,LT1963A-X 具有安全工作区保护。安全工作区保护在输入-输出电压差增加时降低电流限制,并将内部功率晶体管保持在所有输入-输出电压值的安全工作区。该保护旨在在所有输入-输出电压值下提供一定的输出电流,直至器件击穿。首次通电时,随着输入电压上升,输出跟随输入,允许稳压器在非常重的负载下启动。在启动期间,随着输入电压上升,输入-输出电压差很小,允许稳压器提供大输出电流。在高输入电压下,可能会出现一个问题:移除输出短路后,输出电压无法恢复。其他稳压器,如 LT1085,也表现出这种现象,因此这不是 LT1963A-X 独有的。当输入电压高且输出电压低时,该问题会在重输出负载下发生。常见情况是在输入电压已经开启后,立即移除短路或将关断引脚拉高。对于这种负载,负载线可能与输出电流限制曲线在两个点相交。如果发生这种情况,稳压器有两个稳定的输出工作点。通过这种双交叉,输入电源可能需要循环降至零并再次上升才能使输出恢复。
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    LT3015 稳压器在 10Hz 至 100kHz 带宽内提供低输出电压噪声,同时以满负载电流工作。在单位增益配置工作时,该频率范围内的输出电压噪声约为 240nV/√Hz。对于较高的输出电压(使用电阻分压器),输出电压噪声会相应增加。为了降低较高输出电压的输出电压噪声,请在 V_OUT 至 V_ADJ 之间包含一个前馈电容(C_FF)。建议使用高质量、低泄漏的电容。该电容在高频下旁路电阻分压器网络,从而降低输出噪声。使用 10nF 前馈电容,当输出电压通过 100µA 反馈电阻分压器设置为 −5V 时,输出噪声从 220µV_RMS 降低至 70µV_RMS。如果不注意电路布局和测试,通常会测量到较高的输出电压噪声值。附近走线的串扰会在 LT3015 的输出上感应不需要的噪声。此外,还必须考虑电源纹波抑制(PSRR),因为 LT3015 不表现出无限的 PSRR,因此一小部分输入噪声会传播到输出。使用从 V_OUT 至 V_ADJ 的前馈电容(C_FF)还有一个额外的好处,即改善大于 −1.22V 的输出电压的瞬态响应和 PSRR。没有前馈电容,当输出电压升至 −1.22V 以上时,响应和建立时间会增加。使用下图中的方程来确定 C_FF 的最小值,以实现与 −1.22V 输出电压性能相似的瞬态(和噪声)性能,无论选择的输出电压如何见典型性能特性部分的瞬态响应和输出噪声。需要注意的是,启动时间受前馈电容使用的影响。启动时间与前馈电容的大小和输出电压成正比,与反馈电阻分压器电流成反比。特别是,当输出电压通过 100µA 反馈电阻分压器电流设置为 −5V 时,使用 10nF 前馈电容和 10µF 输出电容,启动时间减慢至 860µs。
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