仪表放大器电路设计：基准电压问题与解决方案

"放大器电路设计中的常见问题（下）" 在放大器电路设计中，确保为仪表放大器、运算放大器和模数转换器（ADC）提供准确且稳定的基准电压至关重要。图7描绘了一个单电源电路，其中仪表放大器被用来驱动一个单端ADC。在这个配置中，放大器基准电压源提供了零差分输入所需的偏置电压，而ADC的基准电压源则决定了转换的精度和范围，即比例因子。 通常，为了减少带外噪声，会在仪表放大器的输出端和ADC的输入端之间放置一个RC低通滤波器，这种滤波器称为抗混叠滤波器，它有助于防止高频噪声被ADC捕获，从而影响转换结果。在设计过程中，设计师可能会选择简单的电阻分压方法来设定基准电压，但这在某些特定应用中可能会引入误差。 仪表放大器的基准输入端被认为是高阻抗的，因此常常会用高阻抗源，如电阻分压器，来为它提供基准电压。然而，如图8所示，这种做法在某些类型的仪表放大器，特别是采用三运算放大器结构的设计中，可能导致问题。当直接使用分压器驱动基准引脚时，会破坏电路的对称性和增益，从而影响共模抑制比（CMRR）和整体性能。 例如，如图8所示的三运放结构中，如果基准输入端通过分压器连接，原本的等效输入增益会被改变，这可能引起共模信号的放大，降低电路的性能。在某些设计中，可以通过调整分压器电阻的值来补偿这个问题，但这种方法并不适用于所有情况，尤其是对于集成在单芯片上的仪表放大器。 此外，必须考虑电阻的温度系数，因为这会影响到基准电压的稳定性。如果分压电阻的温度系数与电路中其他元件不匹配，基准电压就会随着温度变化而漂移，影响系统的长期稳定性和精度。 为了解决这些问题，设计师需要更深入地理解所使用的仪表放大器和ADC的内部工作原理，以及它们对基准电压的要求。可能需要选择具有内置基准电压源的组件，或者使用专门的基准电压发生器，以提供更精确、更稳定的参考电压。同时，确保电阻的选择能够满足温度稳定性和噪声要求，是优化放大器系统性能的关键步骤。 在放大器电路设计中，正确提供基准电压对于实现高效、高精度的信号处理至关重要。设计师需要考虑到各种因素，包括组件的内部结构、外部滤波需求以及电阻网络的温度特性，以确保基准电压的稳定性和准确性，从而避免潜在的性能问题。