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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中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,且差動放大電路上變更放大增益時,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。儀表放大電路則無上述的缺點,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

1儀表放大電路是由三個放大器所共同組成,其中的電阻RRx需在放大器的電阻適用範圍內(1kW~10kW)。藉由固定的電阻R,我們可以調整Rx來調整放大的增益值,其關係式如式(1)所示,唯須注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)。

                                                                                   (1)

1. 儀表放大電路示意圖

一般而言,上述儀表放大器都有包裝好的成品可以買到,我們只需外接一電阻(即式(1)中之Rx),依照其特有的關係式去調整至所需的放大倍率即可。以下即介紹AD620儀表放大器的使用方法。

2所示為AD620儀表放大器的腳位圖。其中18接腳要跨接一電阻來調整放大倍率(作用同式(1)中之Rx),47接腳需提供正負相等的工作電壓,由23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,如果接地則接腳6的輸出即為與地之間的相對電壓。AD620的放大增益關係式如式(2)、式(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

2. AD620腳位示意圖

                                                                                              (2)

                                                                                                 (3)

AD620的基本特點為精確度高、使用簡易、低雜訊,應用十分廣泛,表1AD620的規格特性總覽。

1. AD620規格特性說明表

項目

規格特性

備註

增益範圍

1~1000

只需一個電阻即可設定

電源供應範圍

 

低耗電量

max supply current =1.3mA

可用電池驅動,方便應用於可攜式器材中

精確度高

40 ppm maximum nonlinearity; low offset voltage of 50μV max.; offset drift of 0.6μV/ max.

 

低雜訊

Low input voltage noise of 9nV/ at 1kHz.

 

應用場合

ECG量測與醫療器材、壓力量測、V/I轉換、資料擷取系統等。

 

2.         AD620儀表放大器應用範例電路介紹

2.1  基本訊號放大電路說明與測試

3AD620電壓放大電路圖,其中電阻RG須根據所要放大之倍率由式(3)求得,整個電路相當簡單,接下來將介紹一下實際測試的情形。

3. AD620放大電路圖

由式(3)可以計算出放大2倍所要使用的電阻為49.4k,於是我們將電路接好如圖4,並對乾電池做電壓放大的動作(輸出電壓1.32V,如圖5所示),最後我們得到放大後的輸出結果如圖6。其中因為我們使用的電阻沒有控制到準確的49.4kW(實際為49.6kW),輸出結果並不是準確的2倍值2.64V

正負15V電源供應

 

4. 對乾電池做電壓放大之實際情形

5. 對輸出電壓為1.32V之乾電池做放大

6. 輸出結果為2.68V

2.2  AD620應用電路

AD620非常適合壓力感測方面的應用,如血壓量測、一般壓力感測器之電橋電路訊號放大等。圖7所示即為對電橋構成之壓力感測電路做放大,最後再透過ADC將類比訊號轉換成數位訊號。

7. 壓力感測電路範例

AD620也可以作為ECG量測使用,圖8所示即ECG量測電路圖,由於AD620的低耗電性,使得在此電路中只需用3V乾電池即可驅動;也因此AD620可以應用在許多可攜型的醫療器材中。

8. ECG量測電路

9所示為AD620V/I轉換之應用,透過AD620我們可以將電壓轉換成電流。圖中之RG同樣由式(3)求得,輸出電流則為

                                                                              (4)

9. V/I轉換電路

AD620使用起來比741放大器方便得多,尤其是它不必考慮電阻適用範圍,僅需根據關係式去求得所需電阻RG即可;同時它的應用也相當廣泛,尤其是講求高精確度的醫療方面,適合本實驗室各項研究計畫使用。

參考資料

運算放大器原理與應用,張文恭、江昭皚譯,儒林圖書有限公司,903月。