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使用rejustor和精密仪表放大器支持高增益应用

作者:时间:2011-08-01来源:网络收藏

摘要:本文介绍了如何一个零漂移,一对 (电动可调无源电阻)和设置电阻实现高精度设计的方法。文中以MAX4208为例,介绍了实例及结果。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/161694.htm

概述

被广泛用于各种。当仪表连接到微弱差分信号输出的传感器时,仪表需要提供高,而且要求高精度增益,并维持非常低的失调电压。在某些条件下,传感器输出的差分信号只有几个mV,而放大器增益需要高达1,000倍。

一些仪表放大器内置增益调节电阻并有几个固定增益设置可供选择。但对设计灵活性要求较高,同时被放大的传感器信号必须与模/数转换器的满量程相匹配时,设计人员更喜欢那些通过调节外部分压电阻来设置增益的仪表放大器。这种情况下,需要注意:即使是最精确的仪表放大器也会因为外部增益设置电阻的误差而影响放大器的性能。

本文介绍如何一个零漂移仪表放大器、一对和增益设置电阻实现高精度的设计。

增益可调仪表放大器

MAX4208是一款超低失调/漂移的精密仪表放大器。该器件采用所谓的间接电流反馈创新架构,配置成一对跨导放大器(图1)和高增益模块,由两个外置电阻提供负反馈。放大器的输出与差分输入的关系由如下式确定:

VOUT = VIN × (1 + R2/R1)

其中,VIN = VIN+ - VIN-

这两个跨导放大器从它们的差分输入电压生成输出电流,并抑制共模输入信号。负反馈确保两个差分输入相等。

图1. MAX4208功能框图
图1. MAX4208功能框图

在整个温度范围内能够保持极高精度电阻是外部电阻的最佳选择,但只能找到某些阻值的这一等级的电阻。因此,这样的两个电阻组合在一起,其阻值不一定恰好达到所要求的设定增益。此外,即使电阻可以实现准确的设定增益,其它电路的非线性或不匹配也可能引起实际增益与理论值的偏差。由此可见,实现高增益精度切实可行的方案是使用可调电阻。

MAX4208的超低增益误差(+25°C时,典型值为±0.05%,最大值为±0.25%)会因为外部电阻误差的影响而变差。因此,为了充分利用仪表放大器的精度,应选择精度为0.25%或更高精度的外置电阻。然而,0.25%精度的电阻价格可能高于放大器本身的价格。

上述非可调电阻的问题(阻值不连续、电阻精度误差较大)可以通过选择 (电动“调节”电阻)解决。

Rejustor

Microbridge®推出的Rejustor™元件是一款与VLSI和MEMS兼容的电动调节无源微电阻。它的非易失性意味着它不需要供电就能够保存其设定值。可以进行双向、多次高精度调节(例如:0.1%至0.002%,取决于很多因素)。只需通过使用电信号加热的方式,就可以调节多晶硅电阻的晶体结构,因而改变其电阻值。一旦调节完成,晶体结构会保持稳定,直到再次被加热使其阻值发生变化。rejustor还可与其它rejustor进行温度系数匹配。此外,通过使用电信号,rejustor也能用来补偿其它模拟电路器件的失调和温度系数的变化。所有调节都可在封装前或封装后,在低电压、低电流条件下完成。

Microbridge有一项称为eTC Rejustor的改进技术。它是一套针对封装后的温度条件,实现无源、全模拟、电动调节温度系数的解决方案。使用eTC Rejustor,每个电阻的阻值和电阻温度系数(TCR)都能分别调整到目标值。大大提高了解决与温度相关的各种问题的灵活性。例如,对放大器失调和温度系数(TC)失调,可对其进行连续调节。该调节可以在电路板完成组装之后进行。因此,工程师可以一直等到设计中所有其它的参数变化和温度敏感程度都彰显之后,再进行最后的测试,一并补偿各项累积变化和误差。

Rejustor值可以至少在出厂设定值的30%范围内进行调节。


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