零漂移儀表放大器的傳感器電路優(yōu)化方案

　　這種架構(gòu)由兩個(gè)匹配的跨導(dǎo)放大器和一個(gè)高增益放大器組成。這兩個(gè)匹配的放大器的gm的相同，在輸入端將產(chǎn)生相等的差分電壓，因此輸出電壓取決于電阻分壓比Rf/Rg。輸出共模電壓通過REF引腳上的電壓設(shè)定。由輸入gm放大器實(shí)現(xiàn)的電壓到電流轉(zhuǎn)換電路天生就能抑制輸入共模電壓，從而使放大器具有高的直流和交流CMRR。

　　即使輸入共模電壓等于負(fù)電源電壓軌，間接電流反饋IA架構(gòu)也能實(shí)現(xiàn)滿幅輸出電壓，因此這種間接電流反饋IA的工作范圍要比三運(yùn)放IA架構(gòu)寬得多。美信集成產(chǎn)品公司（Maxim）的MAX4460/1/2和MAX4208/9便是這類IA產(chǎn)品。

　　偏移抵消技術(shù)：跟隨漂移？

　　IA的兩個(gè)重要指標(biāo)是粉色噪聲（也稱為1/f或閃爍噪聲）和輸入偏移電壓及其相對溫度和時(shí)間的漂移。1/f噪聲是一種低頻現(xiàn)象，許多用于實(shí)現(xiàn)“零漂移”和輸入偏移電壓抵消的電路技術(shù)同樣能消除1/f噪聲。這些技術(shù)包括采樣放大器、自動(dòng)調(diào)零放大器、斬波放大器、斬波-穩(wěn)定放大器以及斬波-斬波-穩(wěn)定放大器（如MAX4208）。

　　IA產(chǎn)品的操作系統(tǒng)都將針對個(gè)別產(chǎn)品來設(shè)計(jì)，不僅可使產(chǎn)品的系統(tǒng)簡單化，亦可節(jié)省設(shè)計(jì)的研發(fā)成本，及降低產(chǎn)品的耗電性。為了讓Internet走入生活，將PC中數(shù)字技術(shù)嵌入日常生活家電中就成為首要的方案，由于IA屬于消費(fèi)電子產(chǎn)品，而消費(fèi)者對此種產(chǎn)品的停電或者當(dāng)機(jī)的容忍度相當(dāng)?shù)牡?，因此IA產(chǎn)品的操作系統(tǒng)首重可靠度。

　　IA產(chǎn)品未來將逐漸取代傳統(tǒng)家電器材，因此一個(gè)家庭將擁有多個(gè)IA產(chǎn)品，而到時(shí)這些IA產(chǎn)品都必須相互連接，才能發(fā)揮綜效，因此未來則必將形成家庭網(wǎng)絡(luò)。另外，由于IA產(chǎn)品的種類功能多元化，必須搭配相關(guān)的電子商務(wù)使用，所以IA與ISP、ICP業(yè)者合作成為一種必然的趨勢，與其合作也對開拓市場則有加乘的效果，而未來信息家電皆采用嵌入式操作系統(tǒng)，因此預(yù)設(shè)的門戶網(wǎng)站可能就是設(shè)備的提供者。[

　　應(yīng)用實(shí)例

　　下面介紹兩種IA應(yīng)用，一種是比例橋電路，另一種是低邊電流檢測放大器。

　　1.比例橋

　　比例橋是標(biāo)準(zhǔn)橋測量系統(tǒng)的一個(gè)變種，它能提供同樣高的精度，但成本更低。成本低的原因是比例橋不需要用高精度的參考源驅(qū)動(dòng)橋和ADC參考輸入，一個(gè)“自由”但相對精度不高的高ppm/℃參考信號源就可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)橋和ADC。

　　眾所周知，即使具有“軌到軌”輸出的運(yùn)放在驅(qū)動(dòng)其輸出到數(shù)百毫伏的任一電壓軌時(shí)也很難保持最大精度。因此，對具有高動(dòng)態(tài)范圍和單極信號輸入的放大器來說，有必要將輸出偏置在大于地電平約250mV左右。這種偏置電壓需要驅(qū)動(dòng)電阻鏈的一端，因此必須加入低輸出阻抗的緩沖器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以免引入不必要的增益誤差。為盡量減小輸出誤差，這種單位增益運(yùn)放緩沖器也應(yīng)具有低直流偏移和低漂移特性。

　　MAX4208儀表放大器在小型μMAX封裝內(nèi)集成了一個(gè)高精度的零漂移運(yùn)放緩沖器和一個(gè)2gm的間接電流反饋IA，其中的緩沖器允許用一個(gè)簡單的外接電阻分壓器建立穩(wěn)定、與ADC參考電壓成比例關(guān)系的偏置參考電壓。IA內(nèi)部的斬波-斬波-穩(wěn)定架構(gòu)可以同時(shí)消除主（前向）和反饋通道中運(yùn)放緩沖器和放大器的粉色噪聲效應(yīng)。此外，MAX4208還具有對功率敏感應(yīng)用非常有用的斷電模式。

　　2.完美的電流檢測

　　如今的便攜式電子設(shè)備對有效功率管理的需求越來越大，這重新引起了人們對電流檢測放大器的興趣。地電平檢測IA可以用作存儲(chǔ)器模塊或微處理器的內(nèi)核電壓路徑中的高邊電流檢測放大器（圖4），也可以用作H橋功率電子轉(zhuǎn)換器反饋路徑中的低邊電流檢測放大器。

　　計(jì)算機(jī)硬件的內(nèi)核電壓可能在0.9到1.5V范圍內(nèi)變化，因此這種很小的檢測電壓必須在很低且不斷變化的共模電壓環(huán)境下測量。諸如MAX4208這樣具有低VOS、高CMRR且架構(gòu)針對單電源應(yīng)用專門優(yōu)化過的IA就非常適合這種應(yīng)用場合。

為檢測計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的大電流，可以將地電平檢測IA用作內(nèi)核電壓路徑中的高邊電流檢測放大器。

　　這些應(yīng)用中的電流特別高，因此檢測電壓必須非常小才能避免在檢測電阻上產(chǎn)生過多的功率損失。通常，這個(gè)檢測電阻可能是電源電感本身的ESR。為精確讀取這個(gè)很小的檢測電壓，輸入偏移電壓與將被高精度放大的最小檢測電壓相比必須非常小。