電氣與電子
儀表放大器計算器
計算增益，選擇增益電阻並檢查內部輸出電壓。
01
輸入參數
02
計算結果
- 電壓增益
- —
- 理想輸出電壓
- —
- 電壓 · V+ − V−
- —
- 電壓 · VCM
- —
- VA
- —
- VB
- —
- 剩餘輸出裕量
- —
公式
—檢查差動增益與內部電壓餘裕
建立圖示三放大器儀表電路的模型。計算差動增益與理想輸出，並按輸入限制檢查內部電壓。簡化餘裕檢查無法確定真實元件完整的共模範圍。
操作步驟
- 輸入匹配的各級電阻、兩個輸入電壓及輸出參考。區分圖中輸入級和輸出級電阻對。
- 輸入供電上下限與餘裕。設計增益時選擇目標和標準系列，再套用建議增益電阻。
- 比較理想輸出、輸入共模和內部輸出。最終輸出看似合理，仍可能出現內部超限警告。
設定與限制
- 增益電阻
- RG 控制第一級增益。末級電阻比例也會放大差值；取整後應檢查總增益。
- 參考電壓
- 參考電壓平移理想輸出但不改變差動輸入。它不會等量移動所有內部節點，也不會自動解決共模限制。
- 電壓餘裕
- 輸入餘裕縮小所有被檢查節點可用的電源區間。實際輸入、輸出範圍取決於元件、負載和供電。
操作範例
使用下方差動輸入範例。最終輸出和兩個前級輸出都在所選可用區間內。
範例輸入
R = 10 kΩ; RG = 1 kΩ; Rin = Rout = 10 kΩ
Vref = 0 V; V− = −5 V; V+ = 5 V
h = 0.2 V| Vin+ / Vin− | G | Vout | VA | VB | ΔVrail |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.01 / 1 V | 21 V/V | 0.21 V | 0.9 V | 1.11 V | 3.69 V |
| 4.9 / 4.9 V | 21 V/V | 0 V | 4.9 V | 4.9 V | −0.1 V |
然後將兩個輸入設為表中相同高值。理想差動輸出為零，內部節點卻超出所設餘裕限制。
常見問題與疑難排解
為何輸出很小時也警告？
前級響應輸入共模電壓。即使相減後最終輸出很小，前級也可能失去擺幅空間。
取整後的增益精確嗎？
RG 標準值產生所顯示的標稱增益。電阻容差、失調和有限共模抑制還會帶來額外誤差。
這些限制適合任何儀表放大器晶片嗎？
不適合。請查看輸入共模與輸出範圍的關係以及參考端要求。積體元件不一定遵循這一簡化分立拓撲。