基于LT1677和LT1884精密運(yùn)算放大器的遠(yuǎn)程2線檢波器前置放大器的技術(shù)處理方案


LT1677和LT1884是Linear Technology追求“理想”運(yùn)放(1)的最新成果。它們都可以在低至2.7V的電源下工作,輸入偏置電壓僅為20μV,并具有軌對(duì)軌輸出。LT1677具有非常低的噪聲,3.2nV/√赫茲;LT1884具有非常低的150pA輸入偏置電流。下面所示的兩個(gè)應(yīng)用電路中的每一個(gè)都利用了這些放大器的一些特定子集的特性。
使用低噪聲LT1677的遠(yuǎn)程2線檢波器前置放大器
當(dāng)觀察600歐姆到2700歐姆阻抗的換能器(如圖1所示的檢波器)時(shí),LT1677優(yōu)化為最低的總體噪聲。在這種應(yīng)用中需要一個(gè)低噪聲放大器,因?yàn)楸仨毞直娴牡卣鹦盘?hào),無(wú)論是自然的還是人為的,都非常小,需要高增益。

圖1所示、遠(yuǎn)程2線檢波器前置放大器。
更復(fù)雜的是,地震檢波器通常被埋在地下,以避免交通和其他地面影響的干擾,因此通常必然是遠(yuǎn)程的。
圖1中的電路對(duì)檢波器信號(hào)施加~100的增益,并通過(guò)調(diào)制其自身的電源電流將其傳輸回操作員。U2是一個(gè)配置為5mA穩(wěn)定電流源的LT1635。然后為L(zhǎng)T1677以及另一個(gè)LT1635供電,這次配置為3V分流穩(wěn)壓器。電阻R6和R7建立了1.85V的直流偏置電壓,使輸出擺幅偏置以Q3為中心,使LT1677輸入共模保持在最精確的范圍內(nèi)(2)。這在R10上放置了大約1.15V,從而從主電源通過(guò)Q2拉動(dòng)了額外的7mA。正是這7mA將被交流信號(hào)調(diào)制。約12mA的總電流使3V穿過(guò)接收電阻,7mA允許3V偏置點(diǎn)左右的峰值信號(hào)為±1.5V。
電路作為電流回路工作,因此具有良好的抗干擾性,干擾出現(xiàn)在U2和Q2而不是R12上。Q1溫度補(bǔ)償Q2。C1在檢波器響應(yīng)下降的10Hz以下的增益中引起提升。C3限制帶寬為1kHz。D1到D4形成橋式整流器,使局部接線任意。LT1677可以直接驅(qū)動(dòng)R10,但Q3用作輸出緩沖器,以便大電流不會(huì)吞噬LT1677的高開(kāi)環(huán)增益。
差分放大器使用LT1884:±42V CM輸入范圍在單個(gè)5V電源,而不犧牲差分增益
在大電壓之上測(cè)量小電壓是相當(dāng)困難的。通常,標(biāo)準(zhǔn)差分放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用非常高值的輸入電阻和低值的分頻和反饋電阻,如圖2所示。然而,這會(huì)導(dǎo)致顯著的差模衰減。

圖2、標(biāo)準(zhǔn)差分放大器可以處理高電壓CM輸入,但代價(jià)是差分增益。
圖3中的電路使用LT1884在不犧牲差分增益的情況下實(shí)現(xiàn)高共模輸入范圍和抑制。U1B通過(guò)R5和R6采樣共模,并通過(guò)R3和R4將其空。R3-R1比必須非常好地匹配R4-R2比,以避免此時(shí)引起共模到差模轉(zhuǎn)換。一旦共模為零,則差分模輸入電壓轉(zhuǎn)換為差分輸入電流,并在R7上顯示未衰減。共模輸入電壓理論上可以高達(dá)250V左右(受U1B輸出接地和÷100比值保持共模在2.5V的限制),但實(shí)際上受R1和R2的工作電壓以及R1- r3和R2- r4的比值匹配的限制。

圖3、單電源差分放大器。U1B取消共模,使U1A集中于差模。
理想的運(yùn)放不僅具有零噪聲、零輸入偏置、無(wú)寄生電容、無(wú)限增益和帶寬,而且可以自己供電,而且這一切都是免費(fèi)的。
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