顾名思义,运算放大器、AD芯片就是对变化量做出反应的器件,并将变化放大到足够使用的范围。AD芯片是将模拟量转换成数字量的一种集成电路,一般是第一级的输入端也是运放。
这里简单介绍下运放(运算放大器)的输入端设计应注意的一些事项,为本人的实验总结,仅供参考,不算教学。因大多AD芯片的输入端也是运放结构,以下统一按运放描述。

传统的输入方式
如上图,惠斯登电桥通过一组相对应的正反桥臂变化,将信号正(2脚)与信号负(4脚)的差值送到运放输入端,运放放大的是两个输入端差值,所以不需要另外接电源地。如连接,就会造成多点接地形成电流,或引入电源地的晃动信号,引起数据漂移。
在这个图里,4脚是2脚COM端,2脚也是4脚的COM端。
较高的桥压可以使运放获得更宽的输入变化量,通过四只相同材料制成的电阻桥可以在较多环境下获得相等的变化,具有很高的温度、湿度、变形等条件下的相同性,通过可以变化的应变方式使一臂上升,一臂下降,从而得到两倍的变化差量值,有些需要变化量更大的场合还会用到双桥传感器(或多片)。

几种常见的错误方式
上图中是存有错误的设计方式,但在实际的产品中还是会经常遇到。这么做的最大缺点就是温漂、零飘、抗干扰能力都变差。运放放大的是两个输入端差值,所以这个电路依然可以实现放大信号的设计目的,只是状态会不稳定,属于较低级的错误。
为什么会这么设计?本人根据已有经验推测,这是因为有些运放在设计说明文件里会提到,本运放推荐正向端调制输入方式,或者会推荐反向端调制方式。因此部分设计人员就会以为要将同向输入端或反相输入端接在高低电源上。同时,此现象较易出现在第二级的放大电路中。

正确的同相端调制与反相端调制
如上图,与Gnd端对应的输入端也会有一只同阻值电阻,这个电阻被称为平衡电阻。运放只有工作在芯片的1/2U处,各种抗干扰能力才会被理想的发挥出来。只有这样设计,复加的各类措施才能最大程度的发挥出功能。
这个电路也可以用在第二级放大电路里,依然保持双端输入差分共模特性,保持运放的高稳定性。实际电路设计中,往往只有第一级运放可以得到差分信号,第二级就只能是单端输入了,在没有屏蔽的场合,就会造成第二级放大出现扰动,而这一级放大又是大信号转大信号部分,此级的不稳定会造成整个输出结果的不正常。
为什么远线传送时会用到双绞线?

网络图片
这是为了使正负信号的两根线在传送过程中可以获得相等的干扰条件,从而形成共模。而双端输入方式的运放抵消共模干扰的能力是最强的基本功能。
既然不能消除掉干扰,那就让两根线获得相等的干扰。
以上是非常基础的输入端设计经验,也是在设计中容易被忽略掉的小细节。希望各位高手能不吝赐教,有讨论有分歧才能形成进步,谢谢。
















