图9. AD620的小信号脉冲响应(G=10,RL=2kΩ,CL=100pF)
图10. AD621原理图
由Q1和Q2构成的前置放大器级提供附加的增益前端。通过Q1-A1-R1环路和Q2-A2-R2环路反馈使通过输入器件Q1和Q2的集电极电流保持恒定,由此使输入电压加在外部增益设置电阻器RG的两端。这就产生一个从输入到A1/A2输出的差分增益G,G=(R1+R2)/RG+1。单元增益减法器A3消除了任何共模信号,并产生一个相对於REF引脚电位的单端输出。 RG的值还决定前置放大器级的跨导。为了提供增益而减小RG时,前置放大器级的跨导逐渐增加到相应输入三极管的跨导。这有三个主要优点。第一,随著设置增益增加,开环增益也随著增
加,从而降低了增益相对误差。第二,(由C1、C2和前置放大器跨导决定的)增益带宽乘积随著设置的增益一起增加,因而优化了放大器的频率响应。图6示出AD620的闭环增益与频率的关系。
AD620还在宽频率范围内具有优良的CMR,如图7所示。图8和图9分别示出AD620的增益非线性和小信号脉冲响应。
第三,输入电压噪声减少到9nV(Hz)1/2,主要由输入器件的集电极电流和基极电阻决定的。 内部增益电阻器R1和R2的阻值已经调整到24.7kΩ,从而允许只利用一苹外部电阻器便可精确
地设置增益。增益公式为∶这
,电阻器RG以kΩ为单位。
选择24.7kΩ阻值是以便於可使用标准1%电阻器设置最常用的增益。
AD621与AD620类似,只是设置10和100倍增益的增益电阻器已经集成在芯片内——无需使用外部电阻器。选择100倍增益只需要一个外部跨接线(在引脚1和8之间)。对於10倍增益,断开引脚1和引脚8。它在规定温度范围内提供优良的增益稳定性,因为片内增益电阻跟踪反馈电阻的温度系数(TC)。图10是AD621的原理图。AD621具有0.15%最大总增益误差和±5ppm/℃增益漂移,它比AD620的片内精度高出许多。
图11. AD621的CMR与频率的关系
图12. AD621的闭环增益与频率的关系
AD621也可使用一苹外部增益电阻设置在10和100之间的增益,但增益误差和增益温度漂移会变坏。使用外部电阻器设置增益公式为∶ G=(R1+R2)/RG+1
图11和图12分别示出AD621的CMR与频率的关系以及闭环增益与频率的关系。图13和图14分别示出AD621的增益非线性和小信号脉冲响应。
图13. AD621的增益非线性(G=10, RL=10kΩ,垂直刻度∶100μV/div=100ppm/div,水平刻度
2V/div)
图14. AD621的小信号脉冲响应(G=10,RL=2kΩ,CL=100pF)
图15. AD8225原理图
2、固定增益仪表放大器
AD8225是一种增益为5的精密单片仪表放大器。图15示出它是一个三运放仪表放大器。单位增益输入缓冲器由超βNPN三极管Q1和Q2以及运放A1和A2组成。这些三极管被补偿以使它们的输入偏置电流极低,典型值为100pA或更低。因此,电流噪声也很低,仅50fA/(Hz)1/2。输入缓冲器驱动一苹增益为5的差分放大器。因为3kΩ和15kΩ电阻是比率匹配的,所以增益稳定性在额定温度范围内优於5ppm/℃。
与通常的可变增益仪表放大器的单位增益补偿相比,AD8225具有宽增益带宽乘积,由於它被补偿到5 倍固定增益。AD8225创新的引脚排列也提高了高频性能。由於引脚1和8未用,所以引脚1可连接到引脚4。由於引脚4也是AC接地,所以平衡了引脚2和3上的寄生电容。
3、低成本仪表放大器
AD622是AD620的低成本版本(见图5)。AD622采用改进的生产方法以便以较低成本提供AD620的大多数性能。图18、图19和图20分别示出AD622的CMR与频率的关系,增益非线性以及闭环增益与频率的关系。
图16. AD8225的CMR与频率的关系
图17. AD8225的增益非线性