高性能加法器采用仪表放大器 放大器, 仪表

Bazinga

随着仪表放大器的成本日益下降，在传统上采用运算放大器的应用中，使用仪表放大器可提升性能。
图1所示的运放加法器有以下几个缺点：

1.输入阻抗不高，由各信号的输入电阻决定。 当驱动信号的源阻抗很大或需要低阻抗驱动源设计时，这会引起增益误差。

2.电路无共模抑制能力，因此输入必须是单端。

3.最为明显的是，整个系统的性能受增益最大的通道限制。 一个通道的增益增加会导致所有通道的带宽降低、失真提高、系统噪声增加。 为了限制这些影响，即便是低性能加法器，也需要高性能、高带宽运算放大器。

该运放加法器的噪声增益为1+10k/(10||10k)。 噪声增益主要由增益最高的输入信号（10欧姆输入）决定，但所有输入的失调电压、增益误差、噪声和失真都会提高。



图1. 运放加法器



高性能、低成本仪表放大器提供了一种新颖的替代方案，可解决其中的许多问题。

仪表放大器的输出电压与In+和In–之间的压差成正比。 将一个电阻(Rgain)连接到Rg引脚便可放大该信号。 输出电压在基准引脚和输出引脚之间产生。 这样，基准引脚就可以用来级联加法器配置中的多个信号，如图2所示。 每个仪表放大器可以设置不同的增益。
与简单的运放加法器相比，该系统有以下几个优点：

1.每个输入都具有极高的输入阻抗。

2.每个信号都具有独立的共模抑制，由连接到该通道的仪表放大器决定。 通道增益越高，共模抑制能力也越强，误差越小。

3.利用仪表放大器的反相或同相端，可以轻松加减信号。
4.需要时，仪表放大器支持使用差分输入信号。

5.各信号的失真、噪声增益和带宽与其他信号无关。 这使得失调电压、增益误差、噪声和失真更低。



图2. 仪表放大器加法器



图3的“总谐波失真加噪声”曲线显示，虽然仪表放大器的带宽为1 MHz且功耗为1 mA，而运算放大器的带宽为8 MHz且功耗为4.5 mA，但仪表放大器加法器的失真性能却要比运放加法器高出5倍。



图3. 仪表放大器加法器和运放加法器的THD+N