仪表放大器增益调节方法

基于仪表放大器的系统几乎总是需要进行增益调节。传感器中尤为明显的增益不确定性需要进行此类调节。

图411.1，一个概念性系统，显示了多个可作为调节候选的位置。在实际应用中，只需使用其中一处。合适的调节位置因具体应用而异。

图411.22通过改变传感器激励来实现增益调节。增益调节调整会导致LT1010输出的变化。LT1027参考源和LT1097确保输出稳定性。传感器输出随激励而变化，

这使其成为一种可行的方法。需要注意的是，通过降低传感器驱动而“损失”的增益会转化为信噪比的降低。因此，通过此方法进行的增益调节通常仅限于较小的范围，例如5–10%。同样，若通过此方法引入过多增益，则可能导致传感器驱动过大，从而降低精度。传感器制造商的数据手册应列出额定精度下的最大允许驱动。

图411.3调节仪表放大器级的增益。固定增益LT1101仪表放大器连接到第二级放大器，在该级进行增益调节。如两种情况所示，

EXCITATION W VOLTAGE ADJUSTMENT TRANSDUCER EXCITATION AMPLIFIER GAIN A→D RATIO/REFERENCE INPUT W SOFTWARE TRIM+TRANSDUCER INSTRUMENTATION AMPLIFIER A→D CONVERTER PROCESSOR OR COMPUTER LTDN51·TA01
图🟥411.11·显示增益调节可能性的概念性传感器信号调理路径。实际中仅需一次调节

5V+15 IN LT1027OUT GND LT1097 LT10109.09kk多 1k GAIN TRIM TO INSTRUMENTATION562ΩAMP A→D CONVERTER-W——AND PROCESSOR
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图411.图411.2·通过调节传感器激励实现增益调节。该方法适用于小范围(5%至10%)调节。大幅调节将导致过大的传感器功耗或”受限”输出

增益调节可以上调或下调。这种调节方案的另一个优点是允许选择性地进行偏移求和和滤波。请注意，反相器或跟随器均可设置为增益增加或减小。唯一的限制是反相器情况下的信号极性反转。这可以通过反转仪表放大器的输入来校正。

最后一种基于硬件的增益调节如图411.4所示。在此，AA→ DD参考电压输入被缩放至适当的

TO OPTIONAL OFFSET OPTIONAL OR “TARE” ADJUSTMENT FILTERING20kk9k WWW1k十 GAIN TRIM5.62k LT1101FROM W TRANSDUCER A=100TO A→D LT1097十 INVERTING CASE10k TOA→D LT1097 →NONINVERTING CASE9k1k OPTIONAL FILTER三 LTDN51·TA03
图🟥411.33·3·仪表放大器处的增益调节。第二级允许向上或向下调节增益，并可引入滤波和补偿偏移
电压由运算放大器及其相关组件决定。运算放大器的输入通常为传感器激励电压，或者在无法实现时，使用参考电压。

最后一种调节增益的方法是在软件中进行。如果系统中包含处理器，这是一种可行的替代方案。软件调节会对A→D输出执行简单的代码转换。采用此方法时，应尽可能充分利用模拟元件的动态范围，以避免信噪比下降。

LT100610k一W 十FROM TRANSDUCER EXCITATION29.09k OR VOLTAGE REFERENCE2k GAIN TRIM REF LTC1290INPUT12-BIT FROM A→D DIGITAL DATA INSTRUMENTATION OUT TO AMPLIFIER PROCESSOR
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图🟥411.44·通过调节AA→DD参考电压输入的增益调节

SOFTWARE-GAIN TRIM FROM A→D— PROCESSOR LTDN51·TA05
图🟥411.55·基于软件的调节