實現(xiàn)二分壓電路的經(jīng)典方法是使用兩只阻值相等的電阻器,。如果使用精度為1%的電阻器,則二分壓器的輸出電壓精度為2%,。對于大多數(shù)應用來說,,這一精度經(jīng)濟實惠,,足以滿足所需。但是,,當你需要極高的精度時,,這種方法就需要相應精密的電阻器,因而可能需要增加成本,。給儀表放大器加上反饋回路,,便可獲得一個二分壓電路,而且具有緩沖輸出的好處(圖1),。這一電路的工作原理很簡單,。該儀表放大器具有單位增益的特點,所以其輸入端上的電壓出現(xiàn)在VREF和VOUT之間,;VOUT-VREF=VIN(+)-VIN(-),。但是,考慮到圖1所示電路,,請注意VOUT=VIN(-),,VREF=0。代入第一公式,,你就可以得到VOUT=VIN(+)-VOUT,,2VOUT=VIN(+),即VOUT=1/2 VIN(+),。因此,,你就獲得了一個二分壓電路。該電路的有趣特點之一是,,儀表放大器的輸入失調電壓和輸出失調電壓也是減半的,。
你可以在工作臺上用LT1167型或LTC2053型儀表放大器來實現(xiàn)這種二分壓電路(圖2)。雖然工作臺測試是不必要的,,但你可在反饋通路中引入RC網(wǎng)絡,,以對噪聲整形并保證主極點性能。為了測試LT1167的失調電壓,,要將VIN(+)設置為0V,,而讓VIN(-)在0V和VOUT之間交替變化。這一測試證明,,反饋使總失調電壓減半。將10V分壓為5V時,,LT1167的輸出誤差為100μV,。如用更精密的LTC2053將2.5V分壓為1.25V,則其輸出誤差為2.5μV,,幾乎測量不出來,。在使用冷噴槍和熱噴槍時,,這一誤差可能會增大到15μV。不過,,最壞情況計算結果也許是同樣重要的,。
LT1167的最壞情況計算表明,在輸入為10V,、輸出為5V時,,在0~70℃的溫度范圍內,最大誤差為1.12mV,。這一最大誤差值構成的溫度范圍內的總誤差為224×10-6,。確保這一精度的兩只電阻器,其所需的最大公差在溫度范圍內各為112×10-6,。電阻分壓器的誤差預算要求最初的比例匹配約為50×10-6,,而要求溫度系數(shù)匹配優(yōu)于1×10-6/℃。在輸入為2.5V,、輸出為1.25V的情況下,,LTC2053的最壞情況計算表明,在0~70℃溫度范圍內,,最大誤差為80μV,。這一誤差值構成的總誤差在規(guī)定的溫度范圍內為64×10-6。確保這一精度的兩只電阻器,,其所需的最大公差在規(guī)定的溫度范圍內各為32×10-6,。電阻分壓器的誤差預算要求最初的比例匹配約為15×10-6(0.0015%),而要求溫度系數(shù)匹配優(yōu)于0.25×10-6/℃,。在這兩種情況下,,這樣質量的電阻器即使能買到也是異常昂貴的。此外,,儀表放大器還有一些優(yōu)點,,就是輸入阻抗大和對輸出進行緩沖。而且,,誤差計算已將輸入失調電壓,、偏置電流、增益誤差和共模抑制比等的影響包括在內,,而電阻運放則還要把這些影響加進去,。
圖1 儀表放大器可成為一種簡單的二分壓電路。
圖2 利用LT1167(a)和LTC2053(b)集成電路就可方便地構成圖1所示的電路,。