高精度低增益漂移儀表放大器AD8228：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，儀表放大器是一類至關(guān)重要的器件，廣泛應(yīng)用于需要高精度信號(hào)放大和處理的場(chǎng)景。今天，我們要深入探討的是Analog Devices公司的AD8228，一款具有高增益精度和低增益漂移特性的高性能儀表放大器。

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一、AD8228的特性亮點(diǎn)

1. 易于使用

AD8228的增益設(shè)置非常簡(jiǎn)便，通過(guò)引腳連接即可輕松實(shí)現(xiàn)10和100的增益選擇。將增益引腳G1和G2短接，增益為100；若不連接，增益則為10。這種簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)大大降低了工程師的設(shè)計(jì)難度和調(diào)試時(shí)間。

2. 寬電源范圍

該放大器支持±2.3 V至±18 V的寬電源范圍，使其能夠適應(yīng)各種不同的電源環(huán)境，無(wú)論是低電壓的便攜式設(shè)備，還是高電壓的工業(yè)應(yīng)用，AD8228都能穩(wěn)定工作。

3. 出色的直流和交流性能

• 直流性能：以B級(jí)、增益G = 10為例，其增益漂移低至2 ppm/°C，增益誤差僅為0.02%，最大輸入失調(diào)電壓為50 μV，最大輸入失調(diào)漂移為0.8 μV/°C，最大輸入偏置電流為0.6 nA，共模抑制比（CMRR）高達(dá)100 dB。這些優(yōu)異的直流參數(shù)確保了在靜態(tài)或緩慢變化信號(hào)的放大過(guò)程中，能夠提供高精度的輸出。
• 交流性能：在增益G = 10時(shí)，-3 dB帶寬達(dá)到650 kHz，壓擺率為2 V/μs。同時(shí)，它還具有低噪聲特性，在增益G = 100、1 kHz時(shí)，電壓噪聲為8 nV/√Hz，在0.1 Hz至10 Hz頻段，峰 - 峰值電壓噪聲為0.3 V p - p。這些交流特性使得AD8228在處理高頻信號(hào)時(shí)也能保持良好的性能。

二、AD8228的應(yīng)用領(lǐng)域

1. 稱重秤

在稱重系統(tǒng)中，需要對(duì)微小的應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行精確放大和處理。AD8228的低失調(diào)電壓、低失調(diào)漂移和高CMRR特性，能夠有效抑制共模干擾，準(zhǔn)確地將應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)高精度的稱重測(cè)量。

2. 工業(yè)過(guò)程控制

工業(yè)過(guò)程中的各種傳感器信號(hào)，如溫度、壓力、流量等，通常都比較微弱，且容易受到外界干擾。AD8228憑借其高精度和抗干擾能力，能夠?qū)@些傳感器信號(hào)進(jìn)行可靠放大，為工業(yè)控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的輸入數(shù)據(jù)。

3. 橋路放大器

在橋路測(cè)量中，AD8228可以直接連接到橋路的輸出端，對(duì)橋路產(chǎn)生的微小差分信號(hào)進(jìn)行放大。其高增益精度和低增益漂移特性，能夠確保橋路信號(hào)的準(zhǔn)確放大和處理，提高測(cè)量的精度和穩(wěn)定性。

4. 醫(yī)療儀器

醫(yī)療儀器對(duì)信號(hào)的精度和可靠性要求極高。例如，在心電圖、腦電圖等生物電信號(hào)的測(cè)量中，AD8228可以有效地放大微弱的生物電信號(hào)，同時(shí)抑制外界干擾和噪聲，為醫(yī)療診斷提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

三、AD8228的工作原理與架構(gòu)

1. 經(jīng)典三運(yùn)放拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

AD8228基于經(jīng)典的三運(yùn)放拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由前置放大器和差分放大器兩個(gè)階段組成。前置放大器負(fù)責(zé)提供差分放大，由A1和A2放大器、Q1和Q2輸入晶體管以及R1至R4電阻組成。差分放大器則用于去除共模電壓，由A3和四個(gè)10 kΩ電阻構(gòu)成。

2. 增益設(shè)置原理

當(dāng)增益引腳G1和G2不連接時(shí)，差分輸入電壓跨接在R3上；當(dāng)G1和G2短接時(shí)，差分輸入電壓跨接在R3||R4上。通過(guò)這種方式，實(shí)現(xiàn)了10和100的增益選擇。

四、設(shè)計(jì)與使用要點(diǎn)

1. 布局設(shè)計(jì)

為了確保AD8228的最佳性能，在PCB布局時(shí)需要特別注意。輸入源阻抗和電容應(yīng)盡量匹配，以保持高的CMRR。增益設(shè)置引腳的寄生電容會(huì)影響CMRR，因此應(yīng)選擇寄生電容小的元件。同時(shí)，電源引腳應(yīng)靠近放置0.1 μF的電容，以提供穩(wěn)定的電源。

2. 輸入保護(hù)

• ESD保護(hù)：AD8228對(duì)ESD敏感，雖然具有保護(hù)電路，但仍需采取適當(dāng)?shù)腅SD防護(hù)措施，如使用防靜電手環(huán)、接地工作臺(tái)等。
• 過(guò)壓保護(hù)：在過(guò)載情況下，可在每個(gè)輸入串聯(lián)外部電阻來(lái)限制電流。對(duì)于極端過(guò)載電壓的應(yīng)用，還需使用外部串聯(lián)電阻和低泄漏二極管鉗位。

3. 射頻干擾（RFI）抑制

在強(qiáng)RF信號(hào)環(huán)境中，可在放大器輸入處使用低通RC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行濾波，以減少RF整流產(chǎn)生的直流偏移電壓。但要注意選擇合適的R和C值，避免影響CMRR。

五、總結(jié)

AD8228作為一款高性能的儀表放大器，憑借其高增益精度、低增益漂移、低噪聲等優(yōu)異特性，在多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要充分了解其工作原理和特性，合理進(jìn)行布局和保護(hù)設(shè)計(jì)，以發(fā)揮其最佳性能。你在使用儀表放大器的過(guò)程中，遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)和問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。