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實現二分壓電路的經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%。對于大多數應用來說，這一精度經濟實惠，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。 圖1 儀表放大器可成為一種簡單的二分壓電路。 你可以在工作臺上用LT1167型或LTC2053型儀表放大器來實現這種二分壓電路（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。 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。 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，而要求溫度系數匹配優于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%），而要求溫度系數匹配優于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。 作者：Glen Brisebois Jon Munson |
