单片精密仪器仪表放大器应用电路

摘要：为了减少传统Ag-Agcl检测电极在提取有效SEMG信号中可能遇到的干扰与噪声，设计了一种新型Ag-Agcl检测电极。与传统Ag-Agcl检测电极相比较，该系统是由电极、前置放大电路、滤波电路和陷波电路进行密封并加以屏蔽层保护后所组成的有源SEMG检测电极。该检测电极极大地缩短了电极连线，可以用来提取有效的SEMG信号。试验结果表明，采用该SEMG检测电极可以进一步提高信噪比，减少噪声，提取到有效的表面肌电信号。 关键词：SEMG；有源检测电极；仪表放大器；调理电路     SEMG(Surface electromyogram)即表面肌电信号，是指当骨骼肌收缩时，肌纤维产生的微弱动作电位在皮肤表面募集，并通过表面电极所采集

仪表放大器电路设计 　0 引 言 　　智能仪表仪器通过传感器输入的信号，一般都具有“小”信号的特征：信号幅度很小(毫伏甚至微伏量级)，且常常伴随有较大的噪声。对于这样的信号，电路处理的第一步通常是采用仪表放大器先将小信号放大。放大的最主要目的不是增益，而是提高电路的信噪比；同时仪表放大器电路能够分辨的输入信号越小越好，动态范围越宽越好。仪表放大器电路性能的优劣直接影响到智能仪表仪器能够检测的输入信号范围。本文从仪表放大器电路的结构、原理出发，设计出四种仪表放大器电路实现方案，通过分析、比较，给出每一种电路方案的特点，为电路设计爱好者、学生进行电子电路实验提供一定的参考。 　　1 仪表放大器电路的构成及原理

　　仪表放大器(in-amps)是专用的精密增益运放，担负着极具挑战性的任务：处理来自类似脑电图(EEG)或应变计的低电平输入信号。这些信号往往伴随有大量共模噪音，仪表放大器需要从噪音中提取信号。现在，越来越多的应用要求这种放大器必须为信号链的下一级(典型的是A/D转换器)提供差分驱动输出。 　　差分信号之所以受到青睐的原因是它们增强了对来自板级和IC内共模噪音的抵抗能力，这些噪音来自于附近的数字信号，并会随着工作电压的降低进一步恶化。与单端输出相比，差分信号将动态范围和信噪比这两项关键指标提高了6dB。 　　ADI的仪表放大器专家们不断受到来自设计师的“反推动”，ADI的产品经理Scott Pavlik表示，这些工程

北京2012年8月15日电 /美通社亚洲/ -- Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)，全球领先的高性能信号处理解决方案供应商最近推出微功耗、零漂移精确度仪表放大器 AD8237，以具有竞争力的价格为精密信号及传感器调理提供一个高功效解决方案。AD8237具有低输入失调漂移( 0.3uV/摄氏度)和业界领先的输入信号范围，比供电轨高出300 mV。该器件的最大增益误差和漂移分别为0.005%和0.5 ppm/摄氏度，CMRR(共模抑制比)为114 dB，即便在低增益的情况下也能提供无可比拟的精确测量。放大器的静态电源电流仅略高于100 uA，非常适合桥式信号调理、温度传感器以及其它在低功耗设计中使用

8235是业界尺寸最小、功耗最低的。它具有轨到轨输出，可以采用低至1.8V的供电。

仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。大多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值≥109 Ω。其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至 50 nA。与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（mΩ）。运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻决定。与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离。对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。 专用的仪表放大器价格通常比较贵，于是我们就想能否用普通的运放组成仪表放大器

现代的电池电压为3"3.6V，这就要求电路能在低压下高效工作。本设计提出的一种交流耦合仪表放大器，具有很大的共模抑制比（CMRR）、很宽的直流输入电压容限以及一阶高通特性。这些特性大多是由高增益第一级设计提供的。电路采用普通参数值和普通容限的元件。图1a示出简化的放大器电路。该电路的一般原理是电容器C和电阻器R3对输入信号进行缓冲和交流耦合。第二级由两个差动放大器AD组成。每个差动放大器放大差动输入信号的一半。求和运算可以得到求VOUT的如下公式： 　　在图1a中， VA、VB、VC和VD是两个差动放大器的输入电压，AD是增益。时间常数2R3C决定高通的截止频率。图1b示出了详细的电路。 输入级由运算放大器A1、A2、A3

　　图14 医疗心电监护仪电路 　　AD620前置放大应用电路　　 　　由于正弦信号发生器的输出信号峰峰值在1V左右，和网络负载串联的取样电阻上的电压降很小，要对取样后的信号进行放大。运用两级放大，前置放大级使用AD620。AD620是一种低功耗的仪用放大器，特别适合做小信号的前置放大级，经AD620放大后的小信号失真度很小，加一级AD620组成的前置放大，同样可以把系统误差控制在系统设计要求的范围内，前置放大电路如图。 用于AD620系列仪表放大器的RFI抑制电路 　　下图是一个用于通用仪表放大器的RFI电路，例如，AD620系列，它具有比AD8221高的噪声（12nV/Hz1/2）和低的