整。
作为一个精密的仪用放大器,AD521仅有两只增益调整电阻RG和RS,通过调整RG和RS的阻值,可使放大器在0.1~1000增益值范围内取得任意值,电阻RG和RS之比率的调整不会影响AD521的高CMR(达120dB),或高输入阻抗(3×109欧姆)。此外,AD521与大多数由单个运放组成的仪用放大器的不同点是:
(1)不需要采用精密匹配的外接电阻。
(2)输入端可承受的差动输入电压可达30V,有较强的过载能力。
(3)对各个增益段均进行了内部补偿,并具有优良的动态特性,其增益带宽达40MHz。
AD521放大器的典型外部接线图如图3所示。引脚OFFSET(4,6)用于调整放大器零点,调整线路是芯片4,6接到10千欧姆电位器的两个固定端,电位器滑动端接负电源U-(脚5)。引脚RG(2,14)用于外接电阻RG,电阻RG用于调整放大倍数。引脚RS(10,13)用于外接电阻RS,电阻RS用于对放大倍数进行微调。选择RS=100千欧姆±15%时,可以得到比较稳定的放大倍数。
图3 AD521的外部接线图
因为选择RS=100千欧姆±15%时,可以得到比较稳定的放大倍数,本设计选择RS为100千欧姆,根据公式(2-1)可知,只要RG选择不同的阻值,就可以得到不同的放大倍数,即就是增益值。表2所示为RG选择不同的阻值,对应的增益值。
表2 增益表
增益值 RG 0.1 1 兆欧姆 1 100千欧姆 10 10 千欧姆 100 1千欧姆 1000 100欧姆 2.2.3 采样/保持电路
由于模拟量转换成数字量有一个过程,这个动态模拟信号在转换过程中是不确定的,从而引起转换器输出的不确定性误差,直接影响转换精度。尤其是在同步测量系统中,几个通道的模拟量均需取同一瞬时值。如果通过多路开关将各通道的信号按时序分别直接送入A/D转换器进行转换(共享一个A/D),所得到的值就不是同一瞬时值,无法进行比较、判断与计算。因此,要求输入同一瞬时的模拟量在整个模数转换过程中保持不变,但在转换之后,又要求A/D转换器的输出端能跟踪输入模拟量的变化。能完成上述任务的器件叫采样/保持电路,简称采/保器(S/H)。
当输入信号为缓慢变化的信号,在A/D转换期间的变化量小于A/D转换器的误差,且不是多通道同步采样时,则可以不用采样/保持电路。最基本的采样/保持电路由模拟开关、保持电容和缓冲放大器组成,如图4所示图中S为模拟开关,UC模拟开关S的控制信号,CH为保持电容。当控制信号UC为采样电平时,开关S 导通,模拟信号通过开关S向保持电容CH充电,这时输出电压Uo跟踪输入电压UI的变化。当控制信号UC为保持电平时,开关S断开,此时输出电压Uo保持模拟开关S断开时的瞬时值。为使保持阶段CH上的电荷不被负载放掉,在保持电容CH与负载之间需加一个高输入阻抗缓冲放大器A。
采样/保持电路有两种工作状态,即"采样"和"保持"状态,在采样状态中,采样/保持电路的输出跟随模拟输入电压。一旦发出保持命令,采样/保持电路将保持采样命令撤消时刻的采样值,直到保持命令撤消并再次接到采样命令为止。此时采样/保持电路的输出重新跟随输入模拟信号的变化,直到下一个保持命令发生时为止。
图4 采样/保持器原理图
1. 采样/保持电路的主要参数
(1)孔径时间tAp
在采样/保持电路中,由于模拟开关S有一定的动作滞后,保持命令发出后到模拟开关完全断开所需的时间称为孔径时间tAp。由于孔径时间的存在,采样时间被额外延迟了,在tAp期间输出仍跟随输入变化。
(2)捕捉时间tAC
采样/保持电路的控制信号UC由"保持"电平转为"采样"电平之后,其输出电压Uo将从原保持值过渡到跟随输入信号UI值,这段过渡时间称为捕捉时间tAC。它包括模拟开关的导通延时时间和建立跟踪的