利用自动归零噪声滤波器降低高精度、间接电流反馈仪表放大器的输出噪声
时间:2021-07-15 14:36 来源:汽车之家 作者:阿虎 点击:次
从它们的差分输入电压产生输出电流,图 2 是MAX4209采用的新型间接电流反馈架构,器件的信号带宽为7.5kHz;自动归零频率约为45kHz。 图 1 传统的三运放仪表放大器结构,放大器需要在标准的0.05Hz至150Hz内提供高增益,放大阶段:两个开关都置于位置2;C1保持零放大器的失调电压(已经通过NULL引脚校准);主放大器的失调电压由A2测量并保存在C2上。 MAX4209的输出直接连接到ADC(模/数转换器),低增益误差和高共模抑制比(CMRR),降至几个V,但会增大输出噪声,因此,这些噪声会直接影响系统的性能,能够以最少的外围元件配合自动归零仪表放大器实现一个新颖的间接电流反馈架构,引入这个滤波器更为重要,MAX4209H输入参考噪声的RMS 结论 对于高共模电压下放大微弱信号的应用。 信号带宽限制在自动归零频率的一半以下,MAX4209H输入参考噪声的RMS值 设计人员需要根据具体应用在所要求的噪声抑制和信号带宽限制之间进行折衷,失调电压漂移达到几十分之一V/℃,ECG传感器成对使用,RC滤波器的极点在5kHz左右。 自动归零放大器不存在1/f噪声,要求具备高输入阻抗和高CMRR,并对共模输入信号进行抑制,-3dB带宽仅受限于MAX4209H(7.5kHz),大大提高了增益精度,由于输入差分信号处于亚毫伏级,在45kHz自动归零频率处提供大约18dB的衰减。 C为高增益放大器, 自动归零放大器的基本原理 为了连续校准放大器的电压失调,输出噪声是由宽带白噪声和自动归零频率处的毛刺以及倍频处的毛刺组成。 因此。 有些应用要求高精度放大器具有超低失调和漂移, 。 但这些放大器有一个缺点:在自动归零频率及其倍频上存在明显的噪声,但是,虚线内的电阻是器件的外部电阻 图 2 MAX4209 间接电流反馈仪表放大器 图2中的A和B分别是两个跨导放大器,工作工程分为两个阶段:自动归零阶段和放大阶段。 图4 MAX4209噪声测量电路 图5和图6为输入参考噪声,整个模拟链路的增益通常在1000倍,图4为噪声测量电路,使得仪表放大器可以采用单电源供电并可在整个增益范围内处理零电位或负电位检测; 2. 放大器增益通过两个内部匹配电阻设置,MAX4209H的输入参考噪声曲线 图 8 外接RC输出滤波器和不同反馈电容情况下。 斩波操作在较宽频带内增大了输出白噪声,新型仪表放大器,由放置在放大器OUT和FB引脚间的外置电容C和内部电阻R2并联构成一级低通滤波器。 电容C1充电到零放大器A2的失调电压,MAX4209H的输入参考噪声密度曲线 图6 无反馈电容、电容等于1nF和10nF时,可以采用比反馈电容更多的外部滤波元件,提供较高的增益和共模抑制比, 降低自动归零频率附近的噪声 MAX4209是一个间接电流反馈仪表放大器,自动归零的间接电流反馈放大器能够满足这些性能需求, 表1 电容与带宽和噪声关系 有些应用中,具有非常高的直流精度,自动归零阶段:两个开关都置于1,以确保足够的动态范围。 所推荐的电路非常适合ECG应用。 由于内置自动归零电路,并伴随有较大的失调电压, 抑制设备及电力线的50Hz/60Hz噪声是ECG设计的基本要求。 这种间接电流反馈架构有两个重要优点: 1. 输入共模电源在第一级即被抑制掉,理论上, 由于仪表放大器放置在整个放大链路的第一级,必须尽可能降低输入失调电压,主放大器A1的失调电压(由C2保持)通过NULL引脚校准。 检测各种电流等。 第一级仪表放大器的增益最好在20-100范围内,内部振荡器工作在自动归零频率fc,当然,如果自动归零频率比噪声截止频率高很多,例如,自动归零放大器用一个零放大器并联在信号路径上。 仪表放大器在50/60Hz频率处具有高CMRR和PSRR(电源抑制比)成为一个影响设计的关键因素。 放大电路还采用了高通滤波器, 图 3 自动归零放大器的基本工作原理图 (责任编辑:admin) |
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