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AD620应用电路仿真-001 AD620是一款仪表放大器，性能指标如图1所示。
图1 AD620的性能指标
AD620的放大倍数只要通过调节1脚和8脚之间的连接电阻R G 就可以调节其放大倍数，放大倍数的调整范围是1到10000，具体的放大倍数G 的计算公式如下：
G=G R K
4.49+1
例如，要使AD620放大1000，则R G 约等于49.4欧。
下面简单举个例子来说明AD620的应用。
示例是AD620对电桥上的微弱信号进行放大的应用，仿真电路如图2所示。
图2AD620电桥信号放大电路
在图2中可以看到，AD620输入端的信号为2.255mV，AD620的放大倍数大约为100倍，放大后的信号为225.59mV。
由此可见，AD620可以将很微弱的
信号准确的放大，放大倍数基本上符合理论值。
主流仪表放大器芯片学习详解（1）：AD620电子发烧友网讯：什么是仪表放大器？仪表放大器是精密增益模块，输入为差分式，输出可以是差分式，也可以是相对于参考端的单端式。
这些器件能够放大两个输入信号电压之间的差值，同时抑制两个输入端共有的任何信号。
仪表放大器广泛用于许多工业、测量、数据采集和医疗应用，这些应用要求在高噪声环境下保持直流精度和增益精度，而且其中存在大共模信号（通常为交流电力线频率）。
ADI 公司为每一种应用和市场提供种类齐全的精密、低噪声、低功耗和高共模抑制比（CMRR）的仪表放大器，本文要重点阐述的AD620仪表放大器芯片更是应用领域的佼佼者。
AD620封装图：AD620仪表放大器：低漂移、低功耗仪表放大器，增益设置范围1至10000AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至10，000。
此外，AD620采用8引脚SOIC和 DIP封装，尺寸小于分立电路设计，并且功耗更低（最大电源电流仅1.3 mA），因而非常适合电池供电及便携式（或远程）应用。
AD620具有高精度（最大非线性度40 ppm）、低失调电压（最大50 μV）和低失调漂移（最大0.6 μV/°C）特性，是电子秤和传感器接口等精密数据采集系统的理想之选。
它还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性，使之非常适合ECG和无创血压监测仪等医疗应用。
由于其输入级采用Super?eta处理，因此可以实现最大1.0 nA的低输入偏置电流。
AD620在1 kHz时具有9 nV/?Hz的低输入电压噪声，在0.1 Hz至10 Hz频带内的噪声为0.28 μV p-p，输入电流噪声为0.1 pA/?Hz，因而作为前置放大器使用效果很好。
同时，AD620的0.01%建立时间为15 μs，非常适合多路复用应用；而且成本很低，足以实现每通道一个仪表放大器的设计。
AD620 组件介绍AD620 的基本特点为精确度高、使用简单、低噪声，此仪表放大器有高输入阻抗：10GΩ||2pF，高共模具斥比高（CMR）：100dB，低输入抵补电压（Input offset Voltage）：50uV，低输入偏移电流（Input bias current）：1.0nA，低消耗功率：1.3 mA，以及过电压保护等特性应用十分广泛。
AD620主要用来放大小信号，其内部主要结构为一个差分结构的放大电路，
+1，R G不接时，放大倍数为1，R G= 1和8管脚外界电阻用来控制增益；公式为G=49.4kΩ
R G
5.49kΩ时，放大倍数为10，R G=499Ω时，放大倍数为100，R G=49.9Ω时，放大倍数为1000。
2和3管脚主要用来输入要放大的信号；
4和7管脚用来输入电源；电源范围：±2.3V—±8V；放大器的输出电压范围取决于其供电电压，但是，AD620的使用过程中，放大倍数的线性度受电源电压制约这一点，+5V和-5V 供电时，线性度只在+3.6V和-3.6V之间。
提高供电电压，可以扩展线性区。
具体参考下图
5管教主要是用来输入参考电压，一般情况接地，当需要运用5脚拉高或降低输出时，可以接一参考电压。
但放大倍数的线性区不会因为5脚的改变来变换。
例如：+5V和-5V供电时，线性度只在+3.6V和-3.6V之间，当5脚接+1V时，不要认为此时输出超过+4.6V(+3.6V+1V)才非线性，这是同样超过3.6V为非线性区。
6管脚主要用来输出放大之后的信号，这里6脚输出的电压主要是：输入电压X放大倍数+5脚的参考电压；
该电路中为精确的电压—电流变换器（Precision V-I Converter），图中AD620对输入的信号放大N倍后，输出到5脚与6脚之间，而5和6脚之间的AD705是一个电压跟随器，保证图中电路红色两点电压相等（理论上就是直接将两点短路，但是使用电压跟随器效果更好），这样就相当于将恒定的电压（电压值为2和3脚电压放大N倍后）直接加到R1上，这样I L就是一个稳定的值，即为一个恒流源。
作者：黃凱(2002-05-05)，推薦：徐業良(2002-05-25)。
AD620儀表放大器使用說明在㆒般訊號放大的應用㆗通常只要透過差動放大電路即可滿足需求，然而基本的差動放大電路精密度較差，且差動放大電路㆖變更放大增益時，必須調整兩個電阻，影響整個訊號放大精確度的變因就更加複雜。
儀表放大電路則無㆖述的缺點，本文將先簡介儀表放大電路，然後再說明AD620儀表放大IC 的使用方式及應用範例。
1. AD620儀表放大器簡介圖1儀表放大電路是由㆔個放大器所共同組成，其㆗的電阻R 與R x 需在放大器的電阻㊜用範圍內(1k W ~10k W)。
藉由固定的電阻R ，我們可以調整R x 來調整放大的增益值，其關係式如式(1)所示，唯須㊟意避免每個放大器的飽和現象（放大器最大輸出為其工作電壓±）。
Vdc )(21021V V R R V x -÷÷øöççèæ+= (1)圖1. 儀表放大電路示意圖㆒般而言，㆖述儀表放大器都㈲包裝好的成品可以買到，我們只需外接㆒電阻（即式(1)㆗之R x），依照其㈵㈲的關係式去調整㉃所需的放大倍率即可。
以㆘即介紹AD620儀表放大器的使用方法。
圖2所示為AD620儀表放大器的腳位圖。
其㆗1、8接腳要跨接㆒電阻來調整放大倍率（作用同式(1)㆗之R x），4、7接腳需提供正負相等的工作電壓，由2、3接腳輸入的放大的電壓即可從接腳6輸出放大後的電壓值。
接腳5則是參考基準，如果接㆞則接腳6的輸出即為與㆞之間的相對電壓。
AD620的放大增益關係式如式(2)、式R(3)所示，藉由此㆓式我們即可推算出各種增益所要使用的電阻值了。
G圖2. AD620腳位示意圖14.49+W =GR k G (2) 14.49-W =G k R G (3)AD620的基本㈵點為精確度高、使用簡易、低雜訊，應用㈩分廣泛，表1為AD620的規格㈵性總覽。
AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至1000。
此外，AD620采用8引脚SOIC和DIP封装，尺寸小于分立式设计，并且功耗较低(最大电源电流仅1.3 mA)，因此非常适合电池供电的便携式(或远程)应用。
AD620具有高精度(最大非线性度40 ppm)、低失调电压(最大50 μV)和低失调漂移(最大0.6 μV/°C)特性，是电子秤和传感器接口等精密数据采集系统的理想之选。
它还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性，使之非常适合ECG和无创血压监测仪等医疗应用。
由于其输入级采用Superβeta处理，因此可以实现最大1.0 nA的低输入偏置电流。
AD620在1 kHz时具有9 nV/√Hz的低输入电压噪声，在0.1 Hz至10 Hz 频带内的噪声峰峰值为0.28μV，输入电流噪声为0.1 pA/ √Hz，因而作为前置放大器使用效果很好。
同时，AD620的0.01%建立时间为15μs，非常适合多路复用应用；而且成本很低，足以实现每通道一个仪表放大器的设计。
AD620 由传统的三运算放大器发展而成, 但一些主要性能却优于三运算放大器构成的仪表放大器的设计, 如电源范围宽(±2. 3～±18 V ) , 设计体积小, 功耗非常低(最大供电电流仅1. 3 mA ) , 因而适用于低电压、低功耗的应用场合。
AD620 的单片结构和激光晶体调整, 允许电路元件紧密匹配和跟踪, 从而保证电路固有的高性能。
AD620 为三运放集成的仪表放大器结构, 为保护增益控制的高精度, 其输入端的三极管提供简单的差分双极输入, 并采用β工艺获得更低的输入偏置电流, 通过输入级内部运放的反馈, 保持输入三极管的集电极电流恒定, 并使输入电压加到外部增益控制电阻RG上。
AD620 的两个内部增益电阻为24. 7 k8 , 因而增益方程式为G =49.4 kΩ/R G + 1 (1)对于所需的增益, 则外部控制电阻值为R G =49.4/（G - 1）kΩ (2)起其引脚配置框图如下：AD620 由于体积小、功耗低、噪声小及供电电源范围广等特点, 使AD620 特别适宜应用到诸如传感器接口、心电图监测仪、精密电压电流转换等应用场合。
AD620应用电路仿真-001 AD620是一款仪表放大器，性能指标如图1所示。
图1 AD620的性能指标
AD620的放大倍数只要通过调节1脚和8脚之间的连接电阻R G 就可以调节其放大倍数，放大倍数的调整范围是1到10000，具体的放大倍数G 的计算公式如下：
G=G R K
4.49+1
例如，要使AD620放大1000，则R G 约等于49.4欧。
下面简单举个例子来说明AD620的应用。
示例是AD620对电桥上的微弱信号进行放大的应用，仿真电路如图2所示。
图2AD620电桥信号放大电路
在图2中可以看到，AD620输入端的信号为2.255mV，AD620的放大倍数大约为100倍，放大后的信号为225.59mV。
由此可见，AD620可以将很微弱的信号准确的放大，放大倍数基本上符合理论值。
AD620
在一般讯号放大的应用中通常只要透过差动放大电路即可满足需求，然而基本的差动放大电路精密度较差，且差动放大电路变更放大增益时，必须满足两个电阻，影响整个讯号放大精确度的变因就更加复杂。
仪表放大电路则无上述的缺点。
AD620仪表放大器的简介：
图1仪表放大电路是由三个放大器所共同组成，其中电阻R 与R X 来调整放大的增益值，其关系式如（1）所示，唯须注意避免每个放大器的饱和现象（放大器最大输出为其工作电压±Vdc ）。
V O = 1+2R X
V 1−V 2 （1）
一般而言，上述仪表放大器都有包装好的成品可以买到，我们只需外接一电阻（即式（1）中之R X ），
依照其特有的关系式调整至所需
的放大倍率即可。
以下介绍AD620仪表放大器的使用方法。
图2所示为AD620仪表放大器的外围引脚图。
其中1、8脚需跨接一电阻来调整放大倍率（作用同式（1）中之R X），4、7脚需提供正负相等的工作电压，由2、3脚接输入的放大的电压即可从6脚输出放大后的电压值。
5脚则是参考基准，如果接地则第6脚的输为输为与地之间的相对电压。
AD620的放大增益关系如式（2）、式（3）、所示，由此二式我们即可推算出各种增益所要使用的电阻值R G了。
引脚功能如下：
1、8：外接增益调节电阻；
2：反向输入端；
3：同向输入端；
4：负电源；
5：基准电压；
6：共地信号输出；
7：正电源；
G=49.4KΩ
R G
+1 （2）
R G=49.4KΩ
（3）。
单片仪表放大器为了满足对更容易应用的仪表放大器的需求，ADI公司研发出单片IC仪表放大器。
这些IC包含对如前所述的三运放和双运放仪表放大器电路的改进，同时提供激光微调的电阻器和其它有益於单片IC的技术。
由於有源器件和无源器件现在都在同一颗管芯内，所以它们能够精密匹配——这保证了器件提供高CMR。
另外，这些器件在整个温度范围内保持匹配，从而保证了在宽温度范围内优良的性能。
IC技术（例如，激光晶圆微调）能够使单片集成电路调整到极高精度并且提供低成本、高量产。
单片仪表放大器的另一个优点是它们可以采用尺寸极小、成本极低的SOIC或MSOP封装，适合用於高量产。
表1提供一个ADI公司仪表放大器性能快速一览表。
图1. AD8221原理图一、采用仪表放大器还是差分放大器尽管仪表放大器和差分放大器有很多共性，但设计过程的第一步应当是选择使用何种类型的放大器。
差分放大器本质上是一个运放减法器，通常使用大阻值输入电阻器。
电阻器通过限制放大器的输入电流提供保护。
它们还将输入共模电压和差分电压减小到可被内部减法放大器处理的范围。
总之，差分放大器应当用於共模电压或瞬态电压可能会超过电源电压的应用中。
与差分放大器相比，仪表放大器通常是带有两个输入缓冲放大器的运放减法器。
当总输入共模电压加上输入差分电压（包括瞬态电压）小於电源电压时，应当使用仪表放大器。
在最高精度、最高信噪比（SNR）和最低输入偏置电流（IB）是至关重要的应用中，也需要使用仪表放大器。
二、单片仪表放大器内部描述1、高性能仪表放大器ADI公司於1971年推出了第一款高性能单片仪表放大器AD520，2003年推出AD8221。
这款仪表放大器采用超小型MSOP封装并且在高於其它同类仪表放大器的带宽内提供增加的CMR。
它还比工业标准AD620系列仪表放大器有很多关键的性能提高。
图2. AD8221的引脚排列AD8221是一种基於传统的三运放结构的单片仪表放大器（见图1）。
ad620用法介绍以及典型电路连接解读单片仪表放大器为了满足对更容易应用的仪表放大器的需求，ADI公司研发出单片IC仪表放大器。
这些IC包含对如前所述的三运放和双运放仪表放大器电路的改进，同时提供激光微调的电阻器和其它有益於单片IC的技术。
由於有源器件和无源器件现在都在同一颗管芯内，所以它们能够精密匹配——这保证了器件提供高CMR。
另外，这些器件在整个温度范围内保持匹配，从而保证了在宽温度范围内优良的性能。
IC技术（例如，激光晶圆微调）能够使单片集成电路调整到极高精度并且提供低成本、高量产。
单片仪表放大器的另一个优点是它们可以采用尺寸极小、成本极低的SOIC或MSOP封装，适合用於高量产。
表1提供一个ADI公司仪表放大器性能快速一览表。
图1. AD8221原理图一、采用仪表放大器还是差分放大器尽管仪表放大器和差分放大器有很多共性，但设计过程的第一步应当是选择使用何种类型的放大器。
差分放大器本质上是一个运放减法器，通常使用大阻值输入电阻器。
电阻器通过限制放大器的输入电流提供保护。
它们还将输入共模电压和差分电压减小到可被内部减法放大器处理的范围。
总之，差分放大器应当用於共模电压或瞬态电压可能会超过电源电压的应用中。
与差分放大器相比，仪表放大器通常是带有两个输入缓冲放大器的运放减法器。
当总输入共模电压加上输入差分电压（包括瞬态电压）小於电源电压时，应当使用仪表放大器。
在最高精度、最高信噪比（SNR）和最低输入偏置电流（IB）是至关重要的应用中，也需要使用仪表放大器。
二、单片仪表放大器内部描述1、高性能仪表放大器ADI公司於1971年推出了第一款高性能单片仪表放大器AD520，2003年推出AD8221。
这款仪表放大器采用超小型MSOP封装并且在高於其它同类仪表放大器的带宽内提供增加的CMR。
它还比工业标准AD620系列仪表放大器有很多关键的性能提高。
图2. AD8221的引脚排列AD8221是一种基於传统的三运放结构的单片仪表放大器（见图1）。
作者：黃凱(2002-05-05)，推薦：徐業良(2002-05-25)。
AD620儀表放大器使用說明在㆒般訊號放大的應用㆗通常只要透過差動放大電路即可滿足需求，然而基本的差動放大電路精密度較差，且差動放大電路㆖變更放大增益時，必須調整兩個電阻，影響整個訊號放大精確度的變因就更加複雜。
儀表放大電路則無㆖述的缺點，本文將先簡介儀表放大電路，然後再說明AD620儀表放大IC 的使用方式及應用範例。
1. AD620儀表放大器簡介圖1儀表放大電路是由㆔個放大器所共同組成，其㆗的電阻R 與R x 需在放大器的電阻㊜用範圍內(1k W ~10k W)。
藉由固定的電阻R ，我們可以調整R x 來調整放大的增益值，其關係式如式(1)所示，唯須㊟意避免每個放大器的飽和現象（放大器最大輸出為其工作電壓±）。
Vdc )(21021V V R R V x -÷÷øöççèæ+= (1)圖1. 儀表放大電路示意圖㆒般而言，㆖述儀表放大器都㈲包裝好的成品可以買到，我們只需外接㆒電阻（即式(1)㆗之R x），依照其㈵㈲的關係式去調整㉃所需的放大倍率即可。
以㆘即介紹AD620儀表放大器的使用方法。
圖2所示為AD620儀表放大器的腳位圖。
其㆗1、8接腳要跨接㆒電阻來調整放大倍率（作用同式(1)㆗之R x），4、7接腳需提供正負相等的工作電壓，由2、3接腳輸入的放大的電壓即可從接腳6輸出放大後的電壓值。
接腳5則是參考基準，如果接㆞則接腳6的輸出即為與㆞之間的相對電壓。
AD620的放大增益關係式如式(2)、式R(3)所示，藉由此㆓式我們即可推算出各種增益所要使用的電阻值了。
G圖2. AD620腳位示意圖14.49+W =GR k G (2) 14.49-W =G k R G (3)AD620的基本㈵點為精確度高、使用簡易、低雜訊，應用㈩分廣泛，表1為AD620的規格㈵性總覽。
单片仪表放大器为了满足对更容易应用的仪表放大器的需求，ADI公司研发出单片IC仪表放大器。
这些IC包含对如前所述的三运放和双运放仪表放大器电路的改进，同时提供激光微调的电阻器和其它有益於单片IC的技术。
由於有源器件和无源器件现在都在同一颗管芯内，所以它们能够精密匹配——这保证了器件提供高CMR。
另外，这些器件在整个温度范围内保持匹配，从而保证了在宽温度范围内优良的性能。
IC技术（例如，激光晶圆微调）能够使单片集成电路调整到极高精度并且提供低成本、高量产。
单片仪表放大器的另一个优点是它们可以采用尺寸极小、成本极低的SOIC或MSOP封装，适合用於高量产。
表1提供一个ADI公司仪表放大器性能快速一览表。
图1. AD8221原理图一、采用仪表放大器还是差分放大器尽管仪表放大器和差分放大器有很多共性，但设计过程的第一步应当是选择使用何种类型的放大器。
差分放大器本质上是一个运放减法器，通常使用大阻值输入电阻器。
电阻器通过限制放大器的输入电流提供保护。
它们还将输入共模电压和差分电压减小到可被内部减法放大器处理的范围。
总之，差分放大器应当用於共模电压或瞬态电压可能会超过电源电压的应用中。
与差分放大器相比，仪表放大器通常是带有两个输入缓冲放大器的运放减法器。
当总输入共模电压加上输入差分电压（包括瞬态电压）小於电源电压时，应当使用仪表放大器。
在最高精度、最高信噪比（SNR）和最低输入偏置电流（IB）是至关重要的应用中，也需要使用仪表放大器。
二、单片仪表放大器内部描述1、高性能仪表放大器ADI公司於1971年推出了第一款高性能单片仪表放大器AD520，2003年推出AD8221。
这款仪表放大器采用超小型MSOP封装并且在高於其它同类仪表放大器的带宽内提供增加的CMR。
它还比工业标准AD620系列仪表放大器有很多关键的性能提高。
图2. AD8221的引脚排列AD8221是一种基於传统的三运放结构的单片仪表放大器（见图1）。
AD620仪表放大器中文资料时间：2009-11-4 17:32:45 点击：1490 作者：未知来源：无AD620 组件介绍10GΩ||2pF，低噪声，此仪表放大器有高输入阻抗： AD620 的基本特点为精确度高、使用简单、，：100dB 高共模具斥比高(CMR)，1.0nAbias current)：Voltage)offset ：50uV，低输入偏移电流(Input 低输入抵补电压( Input低消耗功率：1.3 mA，以及过电压保护等特性应用十分广泛。
的规格特性总览表。
然而会选用它，是因它价格还算可以、增益值大、漂移电位低等，AD620正好符合成本合理及有效放大惠斯顿电桥所输出的微小变化讯号。
备注规格特性项目只需一个电阻即可设定1~1000 增益范围-± 2.3V ~ ±18V 电源供应范围可用电池驱动，方便应用于可携低耗电量Max supply current =1.3mA式器材中-VOFFSET(max)= 50μV 漂低补偿电压：精确度高0.6μV/℃ max. 移电压：-低噪声-转ECG量测与医疗器材、压力量测、V/I 应用场合换、数据撷取系统等。
图3为将选用之仪表放大器IC-AD620 接脚示意图，其中的1、8 接脚要跨接一个电阻来调整放大倍率，然而方程式1为AD620的增益与可调电阻的关系式，由此二式我们即可推算出各种增益所要使用值。
GR的电阻值内部方框图1 AD620图2 AD620引脚功能图图1式 3 图应用电路图：电路减轻射频干扰4 图输入耦合5 图返回地面的偏置电流与AC返回地面的偏置电流与变压器输入耦合6 图返回地面的偏置电流与热电偶输入7 图1.8 mA, ±3 V高精度电压至电流转换器图8共模屏蔽驱动程序9 图基本接地实践图10时间建立测试电路11 图微分驱动程序电路12 图单电源工作5V压力监控电路，可以在图13医疗心电监护仪电路图14封装图：。
AD620 组件介绍
AD620 的基本特点为精确度高、使用简单、低噪声，此仪表放大器有高输入阻抗：10GΩ||2pF，
高共模具斥比高(CMR)：100dB，
低输入抵补电压( Input offset Voltage)：50uV，低输入偏移电流(Input bias current)：1.0nA，
低消耗功率：1.3 mA，以及过电压保护等特性应用十分广泛。
AD620 的规格特性总览表。
然而会选用它，是因它价格还算可以、增益值大、漂移电位低等，
正好符合成本合理及有效放大惠斯顿电桥所输出的微小变化讯号。
图3为将选用之仪表放大器IC-AD620 接脚示意图，其中的1、8 接脚要跨接一个电阻来调整放大倍率，
然而方程式1为AD620的增益与可调电阻的关系式，由此二式我们即可推算出各种增益所要使用的电阻值GR值。
图1 AD620内部方框图图2 AD620引脚功能图
式1
图3
应用电路图：
图4 电路减轻射频干扰
图5 返回地面的偏置电流与AC输入耦合
图6 返回地面的偏置电流与变压器输入耦合
图7 返回地面的偏置电流与热电偶输入
图8 高精度电压至电流转换器1.8 mA, ±3 V
图9 共模屏蔽驱动程序
图10 基本接地实践
图11 时间建立测试电路
图12 微分驱动程序电路
图13 压力监控电路，可以在5V单电源工作
图14 医疗心电监护仪电路封装图：。
AD620放大器AD623放大器仪表放大器差分放大器微弱信号放大原理图和PCB设计基本原理仪表放大器是差分放大器的一种改良，具有输入缓冲器，不需要输入阻抗匹配，使放大器适用于测量以及电子仪器上。
特性包括非常低直流偏移、低漂移、低噪声、非常高的开环增益、非常大的共模抑制比、高输入阻抗。
仪表放大器用于需要精确性和稳定性非常高的电路。
芯片选型今天要介绍的是AD620和AD623芯片，一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至10000（ad623为1000）倍。
在管脚上两个芯片是互用的，只是增益的运算公式不一样。
AD620的增益G=49.4kΩ/R G+1，AD623的增益G=100k Ω/R G+1。
增益带宽积参数上也是差不多，都在1M以内，基本是用于低频的信号。
如需较高增益带宽的仪表放大器可以使用AD8421，但是注意芯片管脚不是兼容的。
原理图&3D-PCBAD620的供电范围是大于AD623的，为了兼容AD623芯片我们设计采用了正负5V的供电。
由单电源降压后再转换为负电源。
具体讲解1、单端模式下，P1跳线端子插上跳线帽，R3的阻值选用0欧，IN-直接接地，信号从IN+输入，一般单端输入可以使用SMA座子或者IN+和GND输入信号。
2、单端模式下，R6为IN+的偏置调节电位器，也是单端使用时候的调零电阻。
R7,R8选取10K是为了限制偏置的过度调节。
3、差分输入模式下，需要去掉电位器和P1的跳线帽。
输入端的电阻R3,R5和C1，C3，C5构成的是一个低通滤波器，模块实际没有焊接电容，用户可以根据自己需求焊接。
4、单端和差分模式的放大倍率配置，RG等于R2和R1的并联，实际使用中模块默认为焊接R2固定电阻。
如需滑变调节可将R2电阻去掉，焊接R1电位器即可。
AD620:G=49.4K/RG+1 AD623:G=100K/RG+1。
5、芯片的REF脚是输出电压基准，由于芯片是正负电源供电，这里将REF脚接GND，输出的就是以0为中心。
在一般信号放大的应用中通常只要透过差动放大电路即可满足需求，然而基本的差动放大电路精密度较差，且差动放大电路变更放大增益时，必须满足两个电阻，影响整个讯号放大精确度的变因就更加复杂。
仪表放大电路则无上述的缺点。
1. AD620仪表放大器简介图1仪表放大电路是由三个放大器所共同组成，其中的电阻R 与R x需在放大器的电阻适用范围內(1kΩ~10kΩ)。
固定的电阻R，我们可以调整R x來调整放大的增益值，其关系式如式（1）所示，注意避免每个放大器的饱和现象（放大器最大输出为其工作电压±Vdc）（1）图1仪表放大电路示意图一般而言，上述仪表放大器都有包装好的成品可以买到，只需外接一电阻（即式中R X），依照其特有的关系式去调整至所需的放大倍率即可。
AD620 仪表放大器的引脚图如图2所示。
其中1、8引脚要跨接一个电阻来调整放大倍率，4、7引脚需提供正负相等的工作电压，由2、3引脚输入的电压即可从引脚6输出放大后的电压值。
引脚5是参考基准，如果接地则引脚6的输出即为与地之间的相对电压。
AD620的放大增益关系式如式（2）、式（3）所示，通过以上二式可推算出各种增益所要使用的电阻值R G。
图2 AD620 仪表放大器的引脚图（2）即（3）AD620的基本特点为精度高、使用简单、低噪声，增益范围1~1000，只需一个电阻即可设定，电源供电范围±2.3V~±18V，而且耗电量低，可用电池驱动，方便应用于可携式仪器中。
2．AD620 仪表放大器基本放大电路图3为AD620电压放大电路图，其中电阻R G需根据所要放大的倍率由式（3-22）求得，图3 AD620电压放大电路图由式（3）可以计算出放大2倍所需要的电阻为49.4 KΩAD620非常适合压力测量方面的应用，如血压测量、一般压力测量器的电桥电路的信号放大等。
AD620 也可以作为ECG测量使用由于AD620 的耗电量低，电路中电源可用3V干电池驱动；也因此AD620 可以应用在许多可携式的医疗器材中。
仪器放大器AD 620性能及其应用曹 军(东南大学,南京,210096) 摘要 本文简要概述了单片仪器放大器AD 620的结构原理及其性能特点和主要关系曲线,并给出了一些典型应用。
关键词:仪器放大器 芯片 中图分类法:TN 431.2 TN 72一 引 言 在许多现代电子设备中,如数据采集系统、医疗仪器、信号处理系统等需要对弱信号进行高精度处理的场合,都较普遍地采用了仪器放大器,常用的仪器放大器有传统的三运放仪器放大器和单片仪器放大器,因单片仪器放大器具有高精度、低噪声及易于控制、设计简单等特点而成为设计者优选的对象。
作为著名的模拟电路及数模混合电路的制造商AD 公司为设计者提供了许多性能优良的单片仪器放大器芯片,如AD 524、AD 620、AD 624等已广泛应用到各种电路设计之中,这些芯片的电气性能指标各不相同,但设计方法大同小异。
本文选择增益范围较大,且精度较高的AD 620芯片作一个较为详细的介绍。
二 AD 620简介 AD 620为一个低成本,高精度的单片仪器放大器,为8脚SO I C 塑封外形(图1),其主要特点如表1。
表1供电电源增益选择增益范围最大增益误差%带 宽功 耗±213～±18V 电阻编程1～10k 017%(G =1000)1M H z (G =1,小信号-3dB )最大650mW 输入失调电压输入失调漂移输入偏置电流最小共模抑制比温度范围最大125ΛV 最大1ΛV ℃最大2.0nA 93dB (G =10)0°～70℃ 民品-40°～85℃ 工业品-55°～125℃ 军品第20卷 第3期 1997年9月 电子器件Jou rnal of E lectron D evices V o l .20,N o.3 Sep.1997 尽管AD 620由传统的三运算放大器发展而成,但一些主要性能却优于三运算放大器构成的仪表放大器的设计,如电源范围宽(±2.3～±18V ),设计体积小,功耗非常低(最大供电电流仅1.3mA ),因而适用于低电压、低功耗的应用场合。
单片仪表放大器为了满足对更容易应用的仪表放大器的需求，ADI公司研发出单片IC仪表放大器。
这些IC包含对如前所述的三运放和双运放仪表放大器电路的改进，同时提供激光微调的电阻器和其它有益於单片IC的技术。
由於有源器件和无源器件现在都在同一颗管芯内，所以它们能够精密匹配——这保证了器件提供高CMR。
另外，这些器件在整个温度范围内保持匹配，从而保证了在宽温度范围内优良的性能。
IC技术（例如，激光晶圆微调）能够使单片集成电路调整到极高精度并且提供低成本、高量产。
单片仪表放大器的另一个优点是它们可以采用尺寸极小、成本极低的SOIC或MSOP封装，适合用於高量产。
表1提供一个ADI公司仪表放大器性能快速一览表。
图1. AD8221原理图一、采用仪表放大器还是差分放大器尽管仪表放大器和差分放大器有很多共性，但设计过程的第一步应当是选择使用何种类型的放大器。
差分放大器本质上是一个运放减法器，通常使用大阻值输入电阻器。
电阻器通过限制放大器的输入电流提供保护。
它们还将输入共模电压和差分电压减小到可被内部减法放大器处理的范围。
总之，差分放大器应当用於共模电压或瞬态电压可能会超过电源电压的应用中。
与差分放大器相比，仪表放大器通常是带有两个输入缓冲放大器的运放减法器。
当总输入共模电压加上输入差分电压（包括瞬态电压）小於电源电压时，应当使用仪表放大器。
在最高精度、最高信噪比（SNR）和最低输入偏置电流（IB）是至关重要的应用中，也需要使用仪表放大器。
二、单片仪表放大器内部描述1、高性能仪表放大器ADI公司於1971年推出了第一款高性能单片仪表放大器AD520，2003年推出AD8221。
这款仪表放大器采用超小型MSOP封装并且在高於其它同类仪表放大器的带宽内提供增加的CMR。
它还比工业标准AD620系列仪表放大器有很多关键的性能提高。
图2. AD8221的引脚排列AD8221是一种基於传统的三运放结构的单片仪表放大器（见图1）。
输入三极管Q1和Q2在恒定的电流条件下被偏置以便任何差分输入信号都使A1和A2的输出电压相等。
施加到输入端的信号产生一个通过RG、R1和R2的电流以便A1和A2的输出提供正确的电压。
从电路结构上，Q1、A1、R1和Q2、A2、R2可视为精密电流反馈放大器。
放大的差分信号和共模信号施加到差分放大器A3，它抑制共模电压，但会处理差分电压。
差分放大器具有低输出失调电压和低输出失调电压漂移。
经过激光微调的电阻器允许高精密仪表放大器具有增益误差典型值小於20ppm并且CMR超过90dB（G=1）。
图3. AD8221的CMR与频率的关系图4. AD8221的闭环增益与频率的关系图5. AD620原理图图6. AD620的闭环增益与频率的关系AD8221使用超β输入三极管和一个IB补偿电路，它可提供极高的输入阻抗，低IB，低失调电流（IOS），低IB漂移，低输入IB噪声，以及8nV/（Hz）1/2极低电压噪声。
AD8221的增益公式为∶AD8221采用精心设计以保证用户能够使用一苹外部的标准阻值的电阻器很容易和精确地设置增益。
由於AD8221的输入放大器采用电流反馈结构，所以它的增益带宽乘积可以随增益提高，从而构成一个在提高增益时没有电压反馈结构的带宽降低的系统。
为了甚至在低输入信号幅度条件下也能保持精密度，对AD8221的设计和布线采用了特别细心的考虑，因而能使仪表放大器的性能满足甚至要求最严格的应用（见图3和图4）。
AD8221采用独特的引脚排列使其达到无与伦比的CMR技术指标，在10kHz（G = 1）条件下为80dB，在1kHz（G = 1000）条件下为110dB。
平衡的引脚排列，如图2所示，减少了过去对CMR性能有不利影响的寄生效应。
另外，新的引脚排列简化了PCB布线，因为相关的印制线都分组靠近在一起。
例如，增益设置电阻器引脚与输入引脚相邻，并且参考脚靠近输出引脚。
多年来，AD620已经成为工业标准的高性能、低成本的仪表放大器。
AD620是一种完整的单片仪表放大器，提供8引脚DIP和SOIC两种封装。
用户使用一苹外部电阻器可以设置从1到1,000任何要求的增益。
按照设计要求，增益10和100需要的电阻值是标准的1%金属膜电阻值。
AD620（见图5）是传统AD524仪表放大器的第二代产品并且包含一个改进的传统三运放电路。
经过激光微调的片内薄膜电阻器R1和R2，允许用户仅使用一苹外部电阻器便可将增益精确设置到100，最大误差在±0.3%之内。
单片结构和激光晶圆微调允许电路元器件的精密匹配和跟踪。
图7. AD620的CMR与频率的关系图8. AD620的增益非线性(G=100, RL=10kΩ,垂直刻度: 100μV=10ppm, 水平刻度2V/div)图9. AD620的小信号脉冲响应(G=10，RL=2kΩ，CL=100pF)图10. AD621原理图由Q1和Q2构成的前置放大器级提供附加的增益前端。
通过Q1-A1-R1环路和Q2-A2-R2环路反馈使通过输入器件Q1和Q2的集电极电流保持恒定，由此使输入电压加在外部增益设置电阻器RG的两端。
这就产生一个从输入到A1/A2输出的差分增益G，G=（R1＋R2）/RG＋1。
单元增益减法器A3消除了任何共模信号，并产生一个相对於REF引脚电位的单端输出。
RG的值还决定前置放大器级的跨导。
为了提供增益而减小RG时，前置放大器级的跨导逐渐增加到相应输入三极管的跨导。
这有三个主要优点。
第一，随著设置增益增加，开环增益也随著增加，从而降低了增益相对误差。
第二，（由C1、C2和前置放大器跨导决定的）增益带宽乘积随著设置的增益一起增加，因而优化了放大器的频率响应。
图6示出AD620的闭环增益与频率的关系。
AD620还在宽频率范围内具有优良的CMR，如图7所示。
图8和图9分别示出AD620的增益非线性和小信号脉冲响应。
第三，输入电压噪声减少到9nV（Hz）1/2，主要由输入器件的集电极电流和基极电阻决定的。
内部增益电阻器R1和R2的阻值已经调整到24.7kΩ，从而允许只利用一苹外部电阻器便可精确地设置增益。
增益公式为∶这，电阻器RG以kΩ为单位。
选择24.7kΩ阻值是以便於可使用标准1%电阻器设置最常用的增益。
AD621与AD620类似，只是设置10和100倍增益的增益电阻器已经集成在芯片内——无需使用外部电阻器。
选择100倍增益只需要一个外部跨接线（在引脚1和8之间）。
对於10倍增益，断开引脚1和引脚8。
它在规定温度范围内提供优良的增益稳定性，因为片内增益电阻跟踪反馈电阻的温度系数（TC）。
图10是AD621的原理图。
AD621具有0.15%最大总增益误差和±5ppm/℃增益漂移，它比AD620的片内精度高出许多。
图11. AD621的CMR与频率的关系图12. AD621的闭环增益与频率的关系AD621也可使用一苹外部增益电阻设置在10和100之间的增益，但增益误差和增益温度漂移会变坏。
使用外部电阻器设置增益公式为∶G=（R1＋R2）/RG+1图11和图12分别示出AD621的CMR与频率的关系以及闭环增益与频率的关系。
图13和图14分别示出AD621的增益非线性和小信号脉冲响应。
图13. AD621的增益非线性(G=10, RL=10kΩ，垂直刻度∶100μV/div=100ppm/div，水平刻度2V/div)图14. AD621的小信号脉冲响应(G=10，RL=2kΩ，CL=100pF)图15. AD8225原理图2、固定增益仪表放大器AD8225是一种增益为5的精密单片仪表放大器。
图15示出它是一个三运放仪表放大器。
单位增益输入缓冲器由超βNPN三极管Q1和Q2以及运放A1和A2组成。
这些三极管被补偿以使它们的输入偏置电流极低，典型值为100pA或更低。
因此，电流噪声也很低，仅50fA/（Hz）1/2。
输入缓冲器驱动一苹增益为5的差分放大器。
因为3kΩ和15kΩ电阻是比率匹配的，所以增益稳定性在额定温度范围内优於5ppm/℃。
与通常的可变增益仪表放大器的单位增益补偿相比，AD8225具有宽增益带宽乘积，由於它被补偿到5 倍固定增益。
AD8225创新的引脚排列也提高了高频性能。
由於引脚1和8未用，所以引脚1可连接到引脚4。
由於引脚4也是AC接地，所以平衡了引脚2和3上的寄生电容。
3、低成本仪表放大器AD622是AD620的低成本版本（见图5）。
AD622采用改进的生产方法以便以较低成本提供AD620的大多数性能。
图18、图19和图20分别示出AD622的CMR与频率的关系，增益非线性以及闭环增益与频率的关系。
图16. AD8225的CMR与频率的关系图17. AD8225的增益非线性图18. AD622的CMR与频率的关系(RTI，0~1kΩ源阻抗不平衡)图19. AD622的增益非线性(G=1，RL=10kΩ；垂直刻度∶2μV=2ppm)图20. AD622的闭环增益与频率的关系图21. AD623原理图4、单电源仪表放大器单电源仪表放大器有一些特殊的设计问题需要解决。
输入级必须能够放大处於接地电位（或非常接近接地电位）的信号，并且输出级摆幅要能够接近地电位或电源电压，即高於地电位或低於电源电压几个毫伏（mV）。
低电源电流也很重要。
并且，当仪表放大器工作在低电源电压时，它需要有足够的增益带宽乘积、低失调电压漂移和优良的CMR与增益以及CMR与频率的关系。
AD623是一种在三运放仪表放大器电路基础上经过改进的仪表放大器以保证单电源或双电源工作，甚至能工作在共模电压或者低於负电源电压（或单电源工作时，低於接地电位）。
其它特点包括R-R输出电压摆幅，低电源电流，超小型封装，低输入和输出失调电压，μV级DC失调电压漂移，高CMR，以及仅用一苹外部电阻器设置增益。
如图21所示，输入信号施加到PNP三极管作为电压缓冲器和DC电平移位器。
在每个放大器（A1和A2）反馈路径中采用一苹精度调整到0.1%以内的50kΩ电阻器保证精确的增益设置。
差分输出为∶这以kΩ为单位。
使用输出差分放大器，将差分电压转换为单端电压，也抑制了输入放大器输出端上的任何共模信号。
由於上述所有放大器的摆幅都能达到电源电压的任一端，并且它们的共模范围扩展到负电源电压以下，因而进一步提高了AD623的摆幅范围。
应当注意，不像双电源输入电流补偿的仪表放大器（例如，AD620），Q1和Q2的基极电流直接流出输入端。
由於这两个输入端（即Q1和Q2的基极）可工作在接地电位（即，0V或更准确的说，低於接地电位200mV），所以为AD623提供输入电流补偿是不可能的。
但是，AD623的输入偏置电流仍非常小∶最大值仅25nA。
图22. AD623的闭环增益与频率的关系图23. AD623的CMR与频率的关系(VS=±5V)图24. AD623的增益非线性(G=-10,50ppm/div)图25. AD623的小信号脉冲响应(G=10，RL=10kΩ，CL=100pF)图26. AD627原理图图27. AD627的CMR与频率的关系图28. AD627的闭环增益与频率的关系图29 . AD627的增益非线性(VS=±2.5V，G=5，4ppm/垂直分格)图30. AD627图的小信号脉冲响应(VS=±5V，G=+10,RL=20KΩ，CL=50pF,20μs/水平分格,20mV/垂直分格)引脚6上的输出电压是相对引脚5上的参考端电位测量的。
