在－中的应用

时间：2022-10-21 百科知识版权反馈

【摘要】：本实验扼要地介绍了ispPAC 10器件当用在输入和输出级与单端信号进行接口的能力。最大输入信号范围和其相应的共模电压范围都是输入增益设置的函数。最大保证输入范围为1V至4V，当电源电压为5．0V时，其容差为0．3V。当使用VREFOUT引脚时，电阻器的阻值应当等于100K或者更大一些。输出对的另一个输出应当让其开路。当输出用做单端时，与输出级有关的共模误差不能被取消掉。总而言之，ispPAC 10的差分结构有助于减小与共模信号有关的噪声。

实验二　ispPAC 10在Single－Ended中的应用

一、实验目的

1．通过本实验掌握PAC－Designer软件的使用方法。

2．了解ispPAC 10器件单端输入的应用。

二、实验仪器

1．示波器

2．万用表

三、实验原理

本实验扼要地介绍了ispPAC 10器件当用在输入和输出级与单端信号进行接口的能力。ispPAC 10有8个差分仪表放大器。最大输入信号范围和其相应的共模电压范围都是输入增益设置的函数。最大输入电压乘以单个单元的增益不能超过该单元的输出范围，否则将出现限幅。最大保证输入范围为1V至4V，当电源电压为5．0V时，其容差为0．3V。

单端信号可以被连接到ispPAC 10的输入，并且一半的差分输出可以用来驱动单端负载。所以，除了全差分输入和输出的特点外，仅仅输入或者仅仅输出或者两者都可以用于单端应用系统。对于那些同时拥有单端通路和差分信号通路的系统，ispPAC 10能很容易与这两种类型电路接口。为了让ispPAC 10差分输入与单端信号接口，其中一个差分输入需要连接到一个DC偏置上，最好是2．5V的VREFOUT信号。输入信号必须要么是AC耦合的，要么是有一个DC偏置，该偏置相当于其他输入的DC水平。既然输入电压被定义为VIN（VIN＋－VIN－），可以忽略共模电平。如果输入信号电平接近2．5V，那么它可以直接连接到ispPAC 10输入。如果DC电平不接近2．5V，则必须添加一个偏置电路来调整DC电平到2．5V。可以用一个简单的阻抗排列来偏置一个信号到2．5V（图5－113）。

图5－113　偏置电路

注意：若公式5．2－1所示，输入信号被衰减。对于AC耦合的那些信号，ispPAC 10输入需要一个2．5V的DC偏置。一个简单的偏置网络可以由两个电阻器和耦合电路（图5－115）中的电容器组成。此网络形成一个高通滤波器，截止频率为（1／2πRC）。DC参考应当等于VS／2（＋2．5V）。可以使用V_REFOUT或者一个不用的PACblock的输出。当使用V_REFOUT引脚时，电阻器的阻值应当等于100K或者更大一些。如果使用一个PACblock的输出，这些电阻器的阻值可以很小，小到600。

图5－114　交流双端输入

对于需要单向输出的那些应用场合，只使用一半的差分输出对。输出对的另一个输出应当让其开路。如果不使用可选的CMVIN引脚的话，输出的DC电平将为2．5V。如果负载不是AC耦合，它将下拉一个恒定电流。使用一个差分输出可以把供用的输出电压摆动（3 V_pp对6 V_pp）减半。既然不管是差分式还是单向，输出电流是不变的，所以单个输出作为一个差分输出，它能驱动两倍负载（300对600或者2 000pF对1 000pF）。如果负载要求DC电流，那么供用给电压摆动的数量要减少。输出电流能达到10mA，所以任意一个DC直流提高了供用的最小负载阻抗。

当用传统运算放大器与其他电路接口时，很容易把一个ispPAC 10的差分输出信号转换为用一个标准差分放大器配置（图5－115所示的）的单端信号。

当输出用做单端时，性能上有些降低，主要是输出偏移。因为是差分结构，所以从输入到输出，“共模”偏移和误差受到了抑制。当输出用做单端时，与输出级有关的共模误差不能被取消掉。DC偏移V_OUT＋或者是V_OUT－与V_REFOUT有15mV的偏差。总而言之，ispPAC 10的差分结构有助于减小与共模信号有关的噪声。

图5－115　ispPAC 10驱动差分放大器

四、实验内容

1．从PC机到实验箱的并行接口处连接好25针的并行线，接入＋5V电源到V_CC插孔（在25针并行接口处下方），此时电源指示灯亮，这样就可以下载自己设计的原理图。连接好isp－PAC 10跳线，不输入任何信号和下载空原理图，用数字万用表测量输出电压OUTx＋、OUTx－（x＝1或2、3、4），理论上OUTx＋＝OUTx－＝2．5V，差模电压OUTx＝0V，记录所测数据。

2．设计一个IN1＋、IN1－输入，IA1＝2整个增益为2，输出为OUT1原理图下载到isp－PAC 10器件中。

3．用直流信号源作为信号输入

（1）若信号为＋1V－＋4V，可直接相连，如下图所示接口电路，在这里输入3V的直流电压，用万用表测量OUT1＋，OUT1－，IN1＋，IN1－记录所测数据，并计算出差模电压OUT1、IN1并比较放大效果。

（2）若输入信号不在＋1V～＋4V范围内，可用偏置电压如图－113所示电路，一般V_Bias为2．5V，用公式5．2－1计算使V_IN＋在＋1V～＋4V范围内。在这里输入12V的直流电压，我们设置R₁＝47K，R₂＝10K已满足条件，用万用表测量OUT1＋，OUT1－，IN1＋，IN1－记录所测数据，并计算出差模电压OUT1、IN1并比较放大效果。

4．从信号发生器中调节1kHz的正弦波作为输入信号，输入信号之前需接入接口电路：

（1）若交流信号源峰峰电压值小于3V，接口电路如实验一图5－112所示接口电路不需要R₁电阻即通过电容直接输入IN1＋，R₂保持不变，用示波器观察效果。

（2）若交流信号源峰峰电压值大于等于3V，我们设计输入信号的峰峰值在30V以内，接口电路如实验一图5－112所示连线，使IN1＋的电压在＋1V～＋4V范围内，即加上了偏置电路，用示波器观察效果，更大时自行设计。