主流仪表放大器芯片学习详解(1):AD620 五

AD620典型应用电路中AD705的作用的一些问题？

　　AD705的作用是电压跟随，做个模拟地。如果电桥四个电阻匹配的话（即AD620正负输入关为0）6脚应该输出2V.。输出0.69V应该是电阻不匹配共模电压不为0所至（如果RG取120欧放大倍数得四百多，有1mV多共模电压就会导至这个结果，实际接压力传感器之类应做个恒流源取样，则不会这样），建议直接将放大器正负输入端短路试试。AD的数字地应接5V的GND上，不能接2V。图中AD参考电压是1V。

　　放大器AD623和AD620可以互换吗？AD705的输出接AD620的5脚。无信号输入时ADC接收为2V，由于ADC不能接收负信号，而电子枰之类的有时需要负信号，所以2V当做ADC的0 点，这样可以采集负信号。如果不需要负信号的话，AD705的输出可接ADC的COM端。（看ADS7841说明应该是这样，我做类似电路时用的ADC是单片机自带的，没用过ADS7841）

　　ADC数字与模拟信号是分开的（可用一个电源，也可用分开的两个电源），数字电源为V+、GND，模拟信号0点为COM输入，满幅为Vref输入。 ADS7841中CH0-CH3、COM、Vref脚为模拟输入，其余脚均为数字信号IO。如果数字模拟用一个5V电源（一般这样用），由于GND是数字地，则GND只能接0V。如果COM点接AD705，则图中AD数值0至最大值表示2-3V（这样好象意义不大）。

　　所以按楼主的图，如果想测负信号，COM接GND，Vref接5V，则采集的AD信号输入0-2V时信号为负，2-5V时为正。如果只测正信号，则AD705输出接COM，5V接Vref。

AD620仪表放大器比op07好在哪里？

　　桥式电路后面接差分放大。op07也可以单片实现差分放大。感觉ad620效果要好些，但比较了下手册，失调电压，失调电流，偏置电流等方面 ad620都略小于OP07

　　这是怎么回事？用620比07电路实现方面要简单，少了几个电阻。 但手册参数上为什么反而不如op07呢？

　　答：不能看单个器件的数据，因为如果采用运放构建仪放的话是一堆器件。其它不说，单就输入阻抗和对称性来讲，仪表放大器存在独特的优势，而这才是使用仪表放大器的初衷（差分对称输入）。

　　1片op07 加4个电阻 实现的 差分放大电路 ，这种电路和1片ad620实现放大，性能上差别主要体现在两者的输入端特性上。仪表放大器具有对称电特性的正负差分输入端且其输入阻抗非常大，这是接“平衡差分信号”的首要条件。而这些“1片op07 加4个电阻 实现的 差分放大电路”不具备。

典型案例分析：基于STC12C5A60S2与AD620的小信号采集系统

　　在许多电子设备中需要对微弱信号进行高精度处理，因此需要采用仪器放大器，常见的有传统三运放仪器放大器和单片仪器放大器。由于单片仪器放大器的高精度、低噪声及易于控制、设计简单等特点，深受设计者喜爱。

　　AD620作为一款单片仪器放大器，具有低功耗，通过外部电阻可实现高增益的芯片，同时具有低输入漂移和温漂等特点。

　　STC12C5A60S2是一款具有A/D转换功能的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍。具有8路高速10位输入型A/D转换（250 k/s），可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。用户可将任何一路设置为A/D转换，不需作为A/D使用的口可继续作为I/O口使用。

　　文中介绍了如何利用STC12C5A60S2和AD620等芯片设计并完成小信号（电压型）的采集系统。

　　1 系统硬件设计

　　1．1 系统原理框图

　　一般信号在使用前，需要先滤波后放大，或者先放大后滤波，然后经过A/D等手段获取（感知）信号。对于小信号而言，信号幅值只有几毫伏，甚至更小，如果先滤波，可能会将有用信号滤除，因此，在这种情况下，需要先进行放大，然后滤波，再进行A/D转换或其他处理。根据本系统特点，系统中存在的干扰可以忽略，因此不考虑信号滤波环节，因此，系统主要通过信号提取、信号放大、A/D采集3个重要环节实现。第3个环节产生的数据，可以指导人们的工作，或显示相关的信息。整个系统原理框图如图1所示。

　　1．2 芯片供电电路设计

　　AD620 作为一个放大器，可以使用单电源或者双电源工作，但是使用双电源工作时，其性能优于单电源。在集成电路设计中，单电源易于实现，但考虑到芯片的工作性能，本系统中采用双电源供电。利用ICL7660S芯片，将外部单电源转换为双电源。ICL7660S是一个电压转换芯片，可以实现由正电压转换为负电压的功能，其外围电路也比较简单，具体电路如图2所示。

　　系统中其他芯片均采用5 V单电源供电，对接入的5 V电源不需做任何处理即可使用，此处不做说明。

　　1．3 信号调理电路

　　实际的微弱信号，一般为mV级，甚至更小，在处理前，需要进行放大，然后进行A/D采集。根据STC12C5A60S2具有的A/D功能，需对信号进行精确放大，使其达到V级，因此采用AD620放大器。AD620对2路输入差分信号具有较好放大效果，在实际应用时，信号一般由电桥产生。为了实现信号放大，AD620需要外接电阻，由其与内部电阻共同确定放大倍数。设放大倍数为G，则有下式。

　　1）式中RG为AD620内部电阻，R1为外部电阻。由（1），（2）式可看出，（1）式中RG大小为49．4 kΩ。

　　调理后的信号经过AD620的6脚输出，此时可直接接入A/D转换芯片，实现数据采集，使用时缩小相应倍数即可。信号调理原理如图3所示。

　　1．4 系统去耦电路

　　由于系统主要实现小信号的放大以及放大后的A/D转换，而本系统完成A/D功能的芯片，即STC12C5A60S2，以自身工作电源作为参考电压，为了保证转换结果的一致性，需要确保电源电压的稳定。滤除电源中的干扰，可通过多电容并联滤除，电容并联后容值增大，但是电容内部的等效电阻却因并联而减小，有利于降低损耗，因此很多时候将多个电容并联起来使用，实现原理如图4所示。