儀表放大器故障檢查工具—“鉆石圖”

　　在一些情況下，信號在儀表放大器的額定輸入電壓范圍內(nèi)，但輸出似乎飽和。 是什么原因?qū)е铝诉@一現(xiàn)象，是器件壞了嗎?

　　2013年2月18號，一架飛機計劃從布魯塞爾飛往蘇黎世，在裝載貨物期間發(fā)生了一起驚天鉆石大劫案， 劫匪成功掠走價值約3.5億美元的鉆石，整個過程僅持續(xù)5分鐘左右， 被稱為"史上最大鉆石搶劫案之一"。 劫匪們喬裝成警察(連臂章都跟真的一樣)，謀劃周密，行動迅速且無比精確，情節(jié)恍如現(xiàn)實版的好萊塢電影。 機上的乘客們毫不知情，直到被要求走下飛機才知道有事情發(fā)生。 隨后為了將劫匪緝拿歸案，展開了一場國際大追捕。

　　從事電子設(shè)計工作的人需要關(guān)注不同的鉆石圖。 使用儀表放大器時，設(shè)計師常常觀察到一些奇怪的現(xiàn)象。 有時候可以將問題準(zhǔn)確地解釋為“輸出飽和”，但另一些時候，問題描述可能不那么容易明白： “增益誤差非常大”或“放大器線性度誤差很大”，甚至是“它不能正常工作”。 我們沒有解決客戶問題的流程圖，但如果有的話，在“確保器件上電”之后必然是“檢查鉆石圖”。

　　本文所說的鉆石圖常常是在數(shù)據(jù)手冊中提供，顯示儀表放大器的輸入共模電壓與輸出電壓范圍的關(guān)系。 如果工作條件在輪廓以內(nèi)，器件應(yīng)能正常工作，否則，輸出將因為內(nèi)部節(jié)點飽和而無效。

　　對于不熟悉儀表放大器的讀者，這些線性器件放大的是其輸入端之間的電壓差，與輸入電壓相對于電源電壓的大小無關(guān)。 輸入共模電壓(兩個輸入電壓的平均值)會被放大器抑制。

　　不用說，操作會被限制在一定的電壓范圍內(nèi)，多數(shù)人會認(rèn)為該范圍小于電源電壓，因此這一般不是問題。 然而，共模電壓進(jìn)入電路之后，不會輕易消失， 而是要在內(nèi)部將其從目標(biāo)信號中減除。 這意味著，放大的信號和共模電壓必須在電壓軌范圍內(nèi)。 輪廓有特定形狀，可以是八邊形、六邊形或平行四邊形;減除共模電壓的機制取決于具體電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 鉆石圖可能有點用詞不當(dāng)，但指定輸入電壓、所需輸出擺幅、基準(zhǔn)電壓和電源軌之后，這種輪廓圖可為電路設(shè)計師提供關(guān)于適當(dāng)工作范圍的有用信息。

　　處理低電源電壓和單電源應(yīng)用時，這個問題變得更困難，因為鉆石圖變得更小，工作范圍變得更為受限。AD8226、AD8227、AD8420和AD8422等現(xiàn)代儀表放大器致力于將鉆石圖擴展到盡可能大。 為了簡化低壓設(shè)計，AD8237的鉆石圖超過了電源電壓，如圖1所示。

　　因此，下次利用儀表放大器進(jìn)行設(shè)計時，記住考慮鉆石圖。 至少，這種鉆石圖不會招致國際刑警上門追查被盜的鉆石!

　　輸入共模電壓 輸出電壓

　　圖1. 輸入共模電壓與輸出電壓的關(guān)系

　　參考文獻(xiàn)

　　儀表放大器應(yīng)用工程師指南

　　Seth Cline。近年7大鉆石劫案：數(shù)百萬美元的鉆石劫案并非好萊塢的專利 美國新聞。 2013年2月19日

　　Daniel Michaels。鉆石劫案嫌犯被抓。法國、瑞士和比利時聯(lián)手起獲鉆石和數(shù)袋現(xiàn)金。 華爾街日報。 2013年5月8日

　　幫助測試我們的新儀表放大器工具，它可能有助于您的設(shè)計...

　　儀表放大器工作范圍工具