摆脱同相电压困扰的低功耗&高精度仪表放大器AD8237

在仪表放大器的设计中，有时会注意设计相对于输入同相电压(VCM)可实现的输出电压(VOUT)范围的特性及REF基准的处理方法，但有时也会忽略规则而难以特性化。 美国模拟器件公司的AD8237是为了不被这样的遗漏和设计余量所困扰而开发的仪表放大器。

AD8237是微功率、零漂移、轨到轨输入/输出的仪表放大器。 两个电阻器可将增益设置为1-1000倍。
与一般的仪表放大器不同的特征有以下两点。

第一，它有一个具有特殊体系结构的参考(REF)基准。
第二，间接电流反馈体系结构可为高增益设置提供理想的菱形图。

这两个特性简化了使用仪表放大器AD8237的电路设计。

REF基准使用于仪表放大器，可使用输出电压方便。

在一般的仪表放大器中，REF基准需要以低阻抗进行驱动，因此通常在电阻分压后用运算放大器等进行缓冲以达到低阻抗[图1-(B)]。
如图1-(A)所示，采用电阻分割驱动的方法时，由于该分压电阻会破坏减法器电路的平衡，结果仪表放大器的同相噪声去除比下降，增益的精度下降，需要注意。

AD8237的REF基准具有特殊的体系结构。 因此，即使通过电阻分割决定REF基准的电位，也不会损害性能。
如果是增益高的构成，也可以直接连定电阻进接半固行调整。 由此，可以削减从仪表放大器电路到REF基准所需的缓冲器用运算放大器。

此外，虽然AD8237的偏移电压极小，但在这里也可以进行偏移调整。

图2显示了在给定输入共模电压(VCM)下可获得的输出电压(VOUT)。 因为这个形状是六边形，所以美国模拟器件公司公司把这个图叫做钻石图。

仪表放大器看起来与输入同相电压无关，但如果输入同相电压接近电源电压，即使输入电压和输出电压本身在范围内，内部的放大器也会饱和。

单纯的运算放大器电路的情况下，限制余量仅由这个输入同相电压范围和输出电压决定。 但是，仪表放大器使用2～3个运算放大器的组合，因此需要考虑各自的输入范围、输出范围以及内部节点等的净空限制的组合。
这些到这些的范围必须在用钻石绘图表示的白色区域内使用，并标记为图2中的有效范围(VALID RANGE)。 问题变得更难，尤其是在低电源电压和单电源应用中，因为钻石图形变得更小，工作范围受到限制。

AD8237是少数几种仪器放大器之一，适用于大多数配置的理想钻石图。
如图3中的G=100)下，如图3中的图形条件所示，AD8237的钻石图是一个简单的正方形。
具有此类钻石图形特性的AD8237可以在等于或略高于电源电压的共模电压下完全放大微小信号。

在使用仪表放大器的电路设计中，通过使用AD8237，无需在REF基准上使用缓冲用运算放大器即可构成，因此可以缩小电路规模。
间接电流反馈体系结构的体系结构的优点，该体系结构允许在高增益设置下实现理想的钻石图，从而允许设计相对于输入共模电压(VCM)的宽范围输出电压(VOUT)。