使用 Rejustor 和精密仪表放大器支持高增益应用

摘要： 本文讨论了一种使用零漂移精密仪表放大器、一对 Rejustor（电动可调无源电阻）和增益设置电阻实现高精度增益设计的方法。以精密仪表放大器 MAX4208 为例，文章介绍了具体的应用实例及其结果。

概述：

仪表放大器在多种应用中被广泛应用，特别是在需要处理微弱差分信号输出的传感器时。此时，仪表放大器需要提供高增益并且保持非常低的失调电压。在某些情况下，传感器输出的差分信号仅为几个毫伏，而放大器的增益则需要高达 1,000 倍。

虽然一些仪表放大器内置了增益调节电阻并提供了几种固定的增益设置，但对于那些需要高设计灵活性以及确保传感器信号与模/数转换器的满量程匹配的应用来说，使用外部分压电阻来设置增益的仪表放大器更为理想。然而，即使是最高精度的仪表放大器也会因为外部增益设置电阻的误差而影响其性能。

增益可调仪表放大器：

MAX4208 是一款具有超低失调/漂移特性的精密仪表放大器。该放大器采用间接电流反馈架构，配置为一对跨导放大器和一个高增益模块，通过两个外置电阻提供负反馈。放大器的输出与差分输入之间的关系由下式给出：

𝑉OUT=𝑉IN×(1+𝑅2/𝑅1)VOUT=VIN×(1+R2/R1) 其中 𝑉IN=𝑉IN+−𝑉IN-VIN=VIN+−VIN-

Rejustor 技术：

Rejustor 是 microbridge® 公司推出的一种电动可调无源微电阻。它能够通过电信号加热的方式调节多晶硅电阻的晶体结构，从而改变其电阻值。Rejustor 可以在出厂设定值的 30% 范围内进行调节，并且可以与其它 Rejustor 进行温度系数匹配。此外，Rejustor 还可用于补偿电路中的失调和温度系数变化。

测试数据：

实现 360 倍增益

在第一个测试电路中，MAX4208 由 ±2.5V 供电，REF 引脚接地。增益设置电阻 R1 由两个并联的 1kΩ Rejustor 组成 (总阻值为 500Ω)；R2 由两个串联的 90kΩ Rejustor 组成 (总阻值为 180kΩ)。通过调节 Rejustor，实现了大约 361V/V 的增益。实际测量的增益为 350V/V。

实现 1,000 倍增益

在第二个测试中，MAX4208 提供 1,000V/V 的增益。增益设置电阻 R2 由一个 75kΩ 固定电阻 (0.1% 精度) 和一个 10kΩ Rejustor 串联而成；R1 由一个 91kΩ 固定电阻 (0.1% 精度) 和一个 1kΩ Rejustor 并联而成。

通过这些测试，证实了使用 Rejustor 在高增益应用中能够保持仪表放大器 MAX4208 的精度，并且成本更低。Rejustor 可以单独使用或与固定电阻结合使用，以提高放大器在温度变化下的稳定性和长期性能。

结论：

对于需要放大极小信号且要求高精度和高增益的应用，使用 Rejustor 可以实现非常好的效果。Rejustor 的灵活性保证了非常精确的增益值，同时使用 Rejustor 比使用高精度电阻的成本更低。此外，Rejustor 与固定电阻结合使用时，可以在温度和稳定性方面达到最佳效果。