ZHDS069A January 2026 – February 2026 OPA2486 , OPA486
PRODUCTION DATA
7.2.1.2 详细设计过程
设计具有高增益和高共模抑制的仪表放大器需要使用 OPAx486 的三个通道和精密匹配的电阻器网络。仪表放大器配置如图 7-3 所示。
本例中的应变计设置为具有 350Ω 的标称电阻，并假设差异可达标称电阻的 ±6%。这种差异相当于电阻相对于标称值发生大约 21Ω 的变化。电阻变化直接影响电桥的满量程输出。使用具有超低漂移的高精度运算放大器对于保持系统的精度至关重要。请注意，桥式传感器具有固有非线性特征，但线性度在微小变化范围内可接受。图 7-4 显示了一个仿真电桥输出，用以说明小幅非线性。
图 7-4 桥式传感器线性度电桥激励电压也会影响电桥的满量程输出，电压越高，产生的信号越大。最大电压受电桥的制造商最大额定值限制。需考虑电压升高也会导致电桥上的功率损耗增加。使用电阻器将流经电桥的电流限制在可接受的水平，但请注意，该电阻器将设置共模电压并降低电桥的整体输出。在本例中，可直接获取 5V 电源，因此我们添加了一个电阻器以将流经电桥的电流限制在大约 3mA。额外的电阻器将信号的共模电压设置为大约 4.485V。
OPAx486 的共模电压为 (V−) 至 (V+) − 2V。为了适应这种限制，使用一个常见的 12V 电源为放大器供电。在该应用中，电桥的预期共模电压在 0V 至 13V 范围内。
考虑输出摆幅电压同样重要。在该应用中，有两个重要的考虑因素。第一个考虑因素是与电桥连接的放大器的输出电压限制。这两个放大器的摆幅必须显著高于共模电压。第二个考虑因素与输出放大器有关。将放大器的输出保持在线性输出范围内。OPAx486 在驱动 10kΩ 时可在 (V−) + 0.6 至 (V+) − 0.6V 范围内保持高线性度。该电路的设计摆幅范围为 600mV 至 4.4V。
接下来，使用电桥的预期输出和前面讨论的输出摆幅限制来确定仪表放大器的增益。方程式 12 提供了增益的计算方法。请注意，本设计选用的增益略低于计算值，为 124V/V。
与单片仪表放大器相比，该电路可提供出色的设计灵活性。对于本设计，第一级增益由电阻器 RG 及 RF1 和 R F2 设置。方程式 13 提供了该放大器的增益公式。使用 方程式 12 中获得的增益值，可以选择合适的电阻器。选择大电阻器时，务必考虑对噪声和稳定性的影响。确保电阻器紧密匹配，以保持高共模抑制和低增益误差。
本设计可根据具体需求进行定制，但需考虑本节中所述的限制。