使用 Rejustor 和精密儀表放大器支持高增益應(yīng)用

摘要： 本文討論了一種使用零漂移精密儀表放大器、一對(duì) Rejustor（電動(dòng)可調(diào)無源電阻）和增益設(shè)置電阻實(shí)現(xiàn)高精度增益設(shè)計(jì)的方法。以精密儀表放大器 MAX4208 為例，文章介紹了具體的應(yīng)用實(shí)例及其結(jié)果。

概述：

儀表放大器在多種應(yīng)用中被廣泛應(yīng)用，特別是在需要處理微弱差分信號(hào)輸出的傳感器時(shí)。此時(shí)，儀表放大器需要提供高增益并且保持非常低的失調(diào)電壓。在某些情況下，傳感器輸出的差分信號(hào)僅為幾個(gè)毫伏，而放大器的增益則需要高達(dá) 1,000 倍。

雖然一些儀表放大器內(nèi)置了增益調(diào)節(jié)電阻并提供了幾種固定的增益設(shè)置，但對(duì)于那些需要高設(shè)計(jì)靈活性以及確保傳感器信號(hào)與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的滿量程匹配的應(yīng)用來說，使用外部分壓電阻來設(shè)置增益的儀表放大器更為理想。然而，即使是最高精度的儀表放大器也會(huì)因?yàn)橥獠吭鲆嬖O(shè)置電阻的誤差而影響其性能。

增益可調(diào)儀表放大器：

MAX4208 是一款具有超低失調(diào)/漂移特性的精密儀表放大器。該放大器采用間接電流反饋架構(gòu)，配置為一對(duì)跨導(dǎo)放大器和一個(gè)高增益模塊，通過兩個(gè)外置電阻提供負(fù)反饋。放大器的輸出與差分輸入之間的關(guān)系由下式給出：

𝑉OUT=𝑉IN×(1+𝑅2/𝑅1)VOUT=VIN×(1+R2/R1) 其中 𝑉IN=𝑉IN+−𝑉IN-VIN=VIN+−VIN-

Rejustor 技術(shù)：

Rejustor 是 microbridge® 公司推出的一種電動(dòng)可調(diào)無源微電阻。它能夠通過電信號(hào)加熱的方式調(diào)節(jié)多晶硅電阻的晶體結(jié)構(gòu)，從而改變其電阻值。Rejustor 可以在出廠設(shè)定值的 30% 范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且可以與其它 Rejustor 進(jìn)行溫度系數(shù)匹配。此外，Rejustor 還可用于補(bǔ)償電路中的失調(diào)和溫度系數(shù)變化。

測(cè)試數(shù)據(jù)：

實(shí)現(xiàn) 360 倍增益

在第一個(gè)測(cè)試電路中，MAX4208 由 ±2.5V 供電，REF 引腳接地。增益設(shè)置電阻 R1 由兩個(gè)并聯(lián)的 1kΩ Rejustor 組成 (總阻值為 500Ω)；R2 由兩個(gè)串聯(lián)的 90kΩ Rejustor 組成 (總阻值為 180kΩ)。通過調(diào)節(jié) Rejustor，實(shí)現(xiàn)了大約 361V/V 的增益。實(shí)際測(cè)量的增益為 350V/V。

實(shí)現(xiàn) 1,000 倍增益

在第二個(gè)測(cè)試中，MAX4208 提供 1,000V/V 的增益。增益設(shè)置電阻 R2 由一個(gè) 75kΩ 固定電阻 (0.1% 精度) 和一個(gè) 10kΩ Rejustor 串聯(lián)而成；R1 由一個(gè) 91kΩ 固定電阻 (0.1% 精度) 和一個(gè) 1kΩ Rejustor 并聯(lián)而成。

通過這些測(cè)試，證實(shí)了使用 Rejustor 在高增益應(yīng)用中能夠保持儀表放大器 MAX4208 的精度，并且成本更低。Rejustor 可以單獨(dú)使用或與固定電阻結(jié)合使用，以提高放大器在溫度變化下的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期性能。

結(jié)論：

對(duì)于需要放大極小信號(hào)且要求高精度和高增益的應(yīng)用，使用 Rejustor 可以實(shí)現(xiàn)非常好的效果。Rejustor 的靈活性保證了非常精確的增益值，同時(shí)使用 Rejustor 比使用高精度電阻的成本更低。此外，Rejustor 與固定電阻結(jié)合使用時(shí)，可以在溫度和穩(wěn)定性方面達(dá)到最佳效果。