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小心烧坏你的仪表放大器！这些实用建议拿走吧

文摘 2024-11-12 08:17 四川

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仪表放大器大家都常用，但有一些敏感的问题可能大家都容易忽略，而不时给你的电路带来一些麻烦。看到国外工程师与ADI专家的这个对话中就有一些技术观点值得参考。

应用工程师J：

我最近用过仪表放大器AD8429。

当没有保护二极管时，以下情况足以损坏放大器：

输入信号已连接但没有供电电压或处于电压不足状态
几伏的矩形共模阶跃（完全在允许的CMR范围内）
甚至在改变输出范围时，函数发生器输出的毛刺也足以烧毁INA（仪表放大器）！

当使用串联电阻器和保护二极管时，性能会显著降低。由于噪声和偏移的原因，串联输入电阻值较低时，设计有效的ESD保护是不可能的，因为超过1V的差分输入电压会立即（以纳秒为单位）破坏输入级。（使用INA通常是因为需要显著的放大）所以这个 INA 具有卓越的性能——只要你不把它放在真正的电路中！

ADI专家C：

当放大器损坏时，通常是由于违反了以下所示的器件绝对最大额定值。显然，如下所述，如果在供电电压之前先施加输入电压，就会损坏器件。我见过很多客户由于错误的上电顺序而损坏了他们的器件。

现在，如果您想保护这些器件，您可以使用外部保护措施，比如钳位二极管。但由于您处理的是差分信号，输入信号路径应非常匹配以获得最佳性能。这是处理差分输入信号时需要考虑的重要因素之一。

在可能发生过电压的应用中，我们有专门设计用于这种环境的仪表放大器。请查看AD8421仪表放大器。它是一款非常坚固的仪表放大器，芯片内集成了过电压保护。与AD8429相比，它还具有更好的交流和直流性能，且噪声规格相当：AD8421为3.2nV/√Hz，而AD8429为1nV/√Hz。

您能否也告诉我们您的应用是什么？是否是带有交流激励的桥接信号？

应用工程师J：

我已经考虑过AD8421，但由于其噪声是AD8429的三倍，我更倾向于AD8429，直到我体验到该器件的极端脆弱性。

回答您的问题——您能否也告诉我们您的应用是什么？是否是带有交流激励的桥接信号？

您说得对。它用于最高精度的350欧姆桥接测量。桥接可能会受到直流高达10V或交流20V正弦波或矩形波的激励，峰峰值高达20V，频率高达200Hz。矩形激励是最糟糕的情况，因为所有INA在共模电压10Vpp阶跃时都会产生极端的输出尖峰。此外，获得200Hz正弦激励的最高CMRR也是至关重要的。

您说得对（我忽略了），AD8421在高频时具有更高的CMRR。我会在实际电路中评估AD8421的性能。

是否有可能提高高频CMRR，或者是否有任何设计建议可以在实际电路中保持CMRR？我可以对每个电路的电容和电阻进行微调。

重要的是要在数字化过程中达到超过20位精度的短/合理的稳定时间。这对输入EMI滤波器提出了严格的要求。

附言：

也许可以向您的开发团队提出一个建议：如果其他高端INA能够在INA的（大多数是内部）节点上添加一个滤波电容，就像AD8428那样（但AD8428的固定增益太高），那就太好了。

ADI专家C：

您是否已经能够在您的电路中评估并达到AD8421的预期性能？

在仪表放大器前添加组件后，CMRR（共模抑制比）下降并不罕见。输入线上的任何不匹配都会使CMRR受损。对电阻和电容进行微调和匹配可能有助于保持器件的CMRR性能，但也存在一些杂散电容，这些电容可能来自电阻器的寄生电容、输入引脚、板上的寄生电容等，这些都是难以预测的，并且也会降低您的CMRR。

我同意，如果我们能够将电阻和电容集成到硅片中，并且可能有一个调整这些值的选项，以获得最大的CMRR性能，那将是最好的。

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