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低噪声LT1677的远程2线检波器前置放大器的技术处理方案

来源:analog 发布时间:2023-07-21

摘要: LT1677和LT1884是我们追求“理想”运放的最新成果。它们都可以在低至2.7V的电源下工作,输入偏置电压仅为20μV,并具有轨对轨输出。

LT1677和LT1884是Linear Technology追求“理想”运放(1)的最新成果。它们都可以在低至2.7V的电源下工作,输入偏置电压仅为20μV,并具有轨对轨输出。LT1677具有非常低的噪声,3.2nV/√赫兹;LT1884具有非常低的150pA输入偏置电流。下面所示的两个应用电路中的每一个都利用了这些放大器的一些特定子集的特性。

使用低噪声LT1677的远程2线检波器前置放大器

当观察600欧姆到2700欧姆阻抗的换能器(如图1所示的检波器)时,LT1677优化为最低的总体噪声。在这种应用中需要一个低噪声放大器,因为必须分辨的地震信号,无论是自然的还是人为的,都非常小,需要高增益。


图1所示、远程2线检波器前置放大器。

更复杂的是,地震检波器通常被埋在地下,以避免交通和其他地面影响的干扰,因此通常必然是远程的。

图1中的电路对检波器信号施加~100的增益,并通过调制其自身的电源电流将其传输回操作员。U2是一个配置为5mA稳定电流源的LT1635。然后为LT1677以及另一个LT1635供电,这次配置为3V分流稳压器。电阻R6和R7建立了1.85V的直流偏置电压,使输出摆幅偏置以Q3为中心,使LT1677输入共模保持在最精确的范围内(2)。这在R10上放置了大约1.15V,从而从主电源通过Q2拉动了额外的7mA。正是这7mA将被交流信号调制。约12mA的总电流使3V穿过接收电阻,7mA允许3V偏置点左右的峰值信号为±1.5V。

电路作为电流回路工作,因此具有良好的抗干扰性,干扰出现在U2和Q2而不是R12上。Q1温度补偿Q2。C1在检波器响应下降的10Hz以下的增益中引起提升。C3限制带宽为1kHz。D1到D4形成桥式整流器,使局部接线任意。LT1677可以直接驱动R10,但Q3用作输出缓冲器,以便大电流不会吞噬LT1677的高开环增益。

差分放大器使用LT1884:±42V CM输入范围在单个5V电源,而不牺牲差分增益

在大电压之上测量小电压是相当困难的。通常,标准差分放大器拓扑结构采用非常高值的输入电阻和低值的分频和反馈电阻,如图2所示。然而,这会导致显著的差模衰减。


图2、标准差分放大器可以处理高电压CM输入,但代价是差分增益。

图3中的电路使用LT1884在不牺牲差分增益的情况下实现高共模输入范围和抑制。U1B通过R5和R6采样共模,并通过R3和R4将其空。R3-R1比必须非常好地匹配R4-R2比,以避免此时引起共模到差模转换。一旦共模为零,则差分模输入电压转换为差分输入电流,并在R7上显示未衰减。共模输入电压理论上可以高达250V左右(受U1B输出接地和÷100比值保持共模在2.5V的限制),但实际上受R1和R2的工作电压以及R1- r3和R2- r4的比值匹配的限制。


图3、单电源差分放大器。U1B取消共模,使U1A集中于差模。

理想的运放不仅具有零噪声、零输入偏置、无寄生电容、无限增益和带宽,而且可以自己供电,而且这一切都是免费的。

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