ad623中文资料

  1引言 

1.1 ad623简介 

   ad623 是一个集成单电源仪表放大器，它能在单电源( + 3v～ + 12v) 下提供满电源幅度的输出,ad623 允许使用单个增益设置电阻进行增益编程,以得到良好的用户灵活性。在无外接电阻的条件下,ad623 被设置为单位增益;外接电阻后,ad623 可编程设置增益,其增益最高可达1000 倍。ad623 通过提供极好的随增益增大而增大的交流共模抑制比(ac cmrr) 而保持最小的误差,线路噪声及谐波将由于共模抑制比在高达200hz 时仍保持恒定而受到抑制。虽然ad623 在单电源方式进行优化设计,但当它工作于双电源( ±2. 5～ ±6v) 时,仍能提供优良的性能。低功耗(3v 时1. 5mw) 、宽电源电压范围、满电源幅度输出。其引脚排列如图1所示。

  1.2  ad623 工作原理

图2 为ad623 的原理图。输入信号加到作为电压缓冲器的pnp 晶体管上,并且提供一个共模信号到输入放大器,每个放大器接入一个精确的50kω 的反馈电阻,以保证增益可编程。差分输出为:                            

然后差分电压通过输出放大器转变为单端电压。6 脚的输出电压以5 脚的电位为基准进行测量。基准端(5脚) 的阻抗是100kω ,在需要电压/ 电流转换的应用中仅仅需要在5 脚与6 脚之间连接一只小电阻。+vs 和- vs 接双极性电源(vs = ±2. 5v～ ±6v)或单电源( + vs = 3. 0v～12v , - vs = 0) 。靠近电源引脚处加电容去耦。去耦电容最好选用0. 1μf 的瓷片电容和10μf 的钽电解电容。ad623 的增益g 由rg 进行电阻编程,或更准确的说,由1 脚和8 脚之间的阻抗来决定。rg 可以由以下公式计算: 

图2 ad623原理图

1.3 ad623接线方式 

  ad623 仪表放大器既可单电源供电( -vs = 0v , + vs = + 3. 0～12v) , 也可以双电源供电(vs = ±2. 5～ ±6v) , 不同方式的接线图如图3（a,b） 所示。应该注意,电源去耦电容应靠近电源管脚, 最好选用表面贴装0.1μf 陶瓷电容和10μf 钽电解电容。ad623 的电源管脚内部设有两个箝位二极管, 用来保护输入端、参考端、输出端和增益电阻端比电源电压高或低0.3v 的过压。对所有的增益,无论电源接通或切断,此两个二极管均有保护作用。 

图3.a 单电源供电                        图3.b 双电源供电 

在信号源和放大器分别供电的情况下此保护作用尤为重要。如果过压vov er超过上述值,在 两个输入端应外加限流电阻,使通过二极管的电流在10ma 之内, 如图4 

图4 输入保护电路 

2 典型电路设计

2.1 单电源供电数采系统 

将双极性信号加到单电源模数转换器(adc) 上通常是件很困难的事情, 因为这要将双极性信号范围变换成adc 的允许输入范围。图5 给出了实现这种变换的一种简捷方法。图中桥式电路用+ 5v 电源激励,因此电桥满度输出电压( ±10mv) 带有2.5v 共模电压。ad623 可以去除共模电压并且对输入有用信号放大100 倍( rg = 1. 02kω) , 使输出信号达到±1v 。为了防止±1v 输出信号被ad623的接地端“吃掉”, 必须将参考端电压至少提高到1v 。这里将ad7776adc 的2v 基准电压加到ad623 的ref 端,使ad623 输出电压偏移到2v ±1v ,正好对应ad7776的输入范围。 

                     图5 单电源供电数采系统 

2.2 低共模电压信号电路设计 

由于ad623 的共模输入范围可以扩展到地电平0. 1v 以下,使得测量较低或没有共模部分的小差分信号成为可能。图6 是一个热电偶的应用,j 型热电偶一端接地。在- 200 ℃到+ 200 ℃的温度范围内,j 型热电偶提供 的电压范围从- 7. 0mv 到10. 777mv , 

ad623 的增益编程为100 ( rg = 1. 02kω) , 而ref引脚加上2v 电压,产生的输出电压范围相对于地电平从1. 110v 至3. 077v。 

图6 低功耗电压信号电路图

2.3 提高驱动能力电路设计 

ad623 仪表放大器的驱动能力比较小,它仅是为驱动10kω 以上负载阻抗而设计的。如果负载阻抗小于10kω ,它的输出端应该加一级精密单电源缓冲器(例如op113) , 如图7 所示。当驱动负载为600ω 时,op113 输出摆幅为0～4v 。用其它性能的缓冲器请见表1。  

表1 ad623缓冲器选择    

图7 驱动电路设计 器

ad623很好的实现了这一功能。实验结果表明，同时该数据采集系统功耗低，采集精度高，能够满足大部分试验和科研过程的需求，具有很广泛的006年第11期. 

          3 结束语 

在数据采集系统中，由于采集信号的幅值范围比较广，这就要求数采系统能够针对不同的输入信号合理的设置增益，提高数据采集的精度。本文介绍的可编程增益运算放大适用性。