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  差错和不足:ADI《仪表放大器应用工程师指南》中文版         ★★★ 【字体:
差错和不足:ADI《仪表放大器应用工程师指南》中文版
作者:佚名    文章来源:Internet    点击数:    更新时间:2007-1-10    

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下面是我上月25号整理的,当时偶然发现我就趋值班的时间整理了一下,现在整理一下供大家点评。下面有下划线的地方是我修改过的(方括号[]内是原译和本人观点),我觉得这样比较通顺一点,正文中的黑体处属于准确性明显不足的地方。今天还发现了一个明显是错误的地方,呆会帖出来,大家看看是不是?

信号放大与 CMR

[原译:仪表放大器是一种放大两输入信号电压之差而抑制两输入端共模的任何信号的器件。----观点:原文说得好好的,但译出了一种洋味,特别是那个“对”字,纯属多余又影响理解。|| 原文:An instrumentation amplifier is a device that amplifies the difference between two input signal voltages while rejecting any signals that are common to both inputs. ]仪表放大器是一种放大两个输入信号电压之差的同时又抑制这两个输入端共模信号的器件,因此,仪表放大器在从传感器和其它信号源提取微弱信号时提供非常重要的功能。

共模抑制(CMR)是指抵消任何共模信号([原译:两输入端电位相同----观点:两个输入端的电位 || 原文:the same potential on both inputs])同时放大差模信号(两输入端的电位差)的特性,这是仪表放大器所提供的最重要的功能(阅读附注:也可以说是表现最突出、最有吸引力的功能/性能)。[原译:DC 和交流(AC)CMR 两者都是仪表放大器的重要技术指标----观点:意思没错,就是有点“涩”,翻译时加上CMR的中文意思更多方便更语言化一点,但那个“两者”是没有必要加进去了。|| 原文:Both dc and ac common-mode rejection are important in-amp specifications.]直流和交流的共模抑制CMR都是它的重要技术指标。[原译:使用现代任何质量合格的仪表放大器都能将由于 DC 共模电压(即,出现在两输入端的 DC 电压)产生的任何误差减小到 80 dB 至120 dB。----观点:理由同上句,但读者要注意原文并没有说交流共模抑制也能达到80~120dB。|| 原文: Any errors due to dc common-mode voltage (i.e., dc voltage present at both inputs) will be reduced 80 dB to 120 dB by any modern in-amp of decent quality]使用现代任何质量合格的仪表放大器都能将由于直流共模电压(即出现在两输入端的直流电压)产生的任何误差减小到 80~120dB

然而,[原译:如果 AC CMR 不够大会产生一种很大的时变误差。因为它通常随着频率产生很大变化,所以要在仪表放大器的输出端消除它是困难的。幸好大多数现代单片集成电路(IC)仪表放大器提供了优良的 AC CMR 和 DC CMR。----观点:没有多大的问题吧,试按原文逻辑改译一下。不过,象AC CMR之类最好还是译作交流共模抑制或交流共模抑制CMR。|| 原文:However, inadequate ac CMR causes a large, time-varying error that often changes greatly with frequency, and therefore, is difficult to remove at the IA’s output. Fortunately, most modern monolithic IC in-amps provide excellent ac and dc common-mode rejection.]如果交流共模抑制CMR 不够大,通常会产生随频率增大而变大的时变误差,因此要在仪表放大器的输出端消除它是困难的。幸好大多数现代单片集成电路(IC)仪表放大器提供了优良的 AC CMR 和 DC CMR。

[原译:共模增益(ACM)是指输出电压变化与共模输入电压变化之比,它与CMR有关。----观点:我觉得改后更加汉化一点。|| 原文Common-mode gain (ACM), the ratio of change in output voltage to change in common-mode input voltage, is related to common-mode rejection.]共模增益(ACM)与CMR有关,它是指输出电压变化与共模输入电压变化之比。ACM是指两个输入端施加共模电压时从输入到输出的净增益(衰减)。[原译:例如,一个仪表放大器的共模增益为 1/1000,其输入端的 10 V共模电压在其输出端会呈现出 10mV的变化。----观点:译文在语法和逻辑上有问题。|| 原文:For example, an in-amp with a common-mode gain of 1/1,000 and a 10 V common-mode voltage at its inputs will exhibit a 10 mV output change.]例如,一个输入端的 10 V共模电压在其输出端会呈现出 10mV的变化的仪表放大器,其共模增益就是 1/1000。(或译作:例如,一个共模增益为 1/1000的仪表放大器,其输入端的 10 V共模电压时输出端会呈现出 10mV的变化)。差模增益或常模增益(AD)是指两个输入端施加(或跨接)不同的电压时输入与输出之间的电压增益。共模抑制比(CMRR)是指AD与ACM之比。[原译:请注意在理想的仪表放大器中,CMRR将成比例随增益增加。----观点:译文有缺漏现象。|| 原文:Note that in an ideal in-amp, CMRR will increase in proportion to gain.]请注意,在理想的仪表放大器中,共模抑制比CMRR将成比例地随增益增加而增大

CMR 通常是在给定频率和规定不平衡源阻抗条件下(例如,60 Hz 频率,1 kΩ 不平衡源阻抗)对满度范围共模电压(CMV)的变化规定的。数学上,CMRR 可用下式表达:
CMRR=AD(VCM/VOUT)
其中
AD是放大器差模增益。
VCM是呈现在放大器输入端的共模电压。
VOUT是当共模输入信号施加到放大器时呈现的输出电压。

CMR 是 CMRR 的对数表达形式,即:
CMR = 20Log10 CMRR

为了使仪表放大器有效工作,要求它既能放大微伏(μV)级信号,同时又能抑制输入端的共模电压。这对于在有用带宽内能够抑制共模信号的仪表放大器来说是特别重要的,即要求仪表放[原译:略----观点:仅仅是连接不太合乎我意。以下部分过于简单的地方也仅用下划线表示出,不再做观点说明。|| 原文:略]大器在有用的主要频率及其谐波范围内具有非常高的 CMR。

运算放大器与仪表放大器的 CMR 比较

运算放大器、仪表放大器和差分放大器都可以提供CMR。然而,仪表放大器和差分放大器适合用于抑制共模信号以便它们不在其放大器的输出端出现。[原译:相反,按照典型的反相或同相放大器方式工作的运算放大器处理共模信号,将其送至输出端,但是通常并不抑制它们。----观点:尽管只增加一个字,但我看不能少。|| 原文:In contrast, an op amp operated in the typical inverting or noninverting amplifier configuration will process common-mode signals, passing them through to the output, but will not normally reject them.]相反,按照典型的反相或同相放大器方式工作的运算放大器处理共模信号,会将其送至输出端,但是通常并不抑制它们。

图 1-3a示出一个运算放大器,与其连接的输入信号源叠加在一个共模电压之上。因为反馈是从外部施加在输出与求和节点之间,所以迫使“-”输入端的电压与“+”输入端的电压相同。所以该运算放大器的两输入端之间的电压理想情况下应为 0 V。因此,对应于 0 V差分输入,该运算放大器的输出端电压必须等于VCM。

[原译:虽然运算放大器具有 CMR,但是共模电压与信号电压一起被传送到输出端。实际上,信号通过运算放大器的闭环增益被放大而共模电压仅得到单位增益。----观点:把“但是”放进来确实是常识,但因放错了位置而导致语言逻辑上存在问题,何况原文的意思也不是这样。另外,我认为,这种场合下“the signal”译作“有用信号”比较恰当,简单地译作“信号”不容易误解也不容易理解。|| 原文:Even though the op amp has common-mode rejection, the common-mode voltage is transferred to the output along with the signal. In practice, the signal is amplified by the op amp’s closed-loop gain while the common-mode voltage receives only unity gain.]虽然运算放大器具有共模抑制CMR,共模电压与有用信号一起被送到输出端,实际上,(有用)信号通过运算放大器的闭环增益而被放大,而共模电压仅获得单位增益。[原译:这种在增益方面的差异确实能按照信号电压的百分比对共模电压提供一些衰减。然而,共模电压依然出现在输出端并且它的存在降低了放大器的有效输出范围。----观点:这句译得比较好,不过,后面加上一个“因为”就醒目多了。当然,中间的那个句号还是用逗号为好。|| 原文:However, the common-mode voltage still appears at the output and its presence reduces the amplifier’s available output swing. ]这种在增益方面的差异确实能按照信号电压的百分比对共模电压提供一些衰减,然而,共模电压却依然出现在输出端,并且因为它的存在而降低了放大器的有效输出范围。由于许多原因,出现在运算放大器的输出端的任何共模信号(DC 或 AC)都是非常讨厌的。

图 1-3a. 在利用运算放大器构成的一个典型的反相或同相放大器电路中,信号电压和共模电压都出现在放大器的输出端。  

[原译:图 1-3b 示出一个三运放仪表放大器的运算放大器,工作在上述相同条件下。----观点:硬加进去的“运算放大器”纯属无中生有,还影响了全句的意思|| 原文:Figure 1-3b shows a 3-op amp in-amp operating under the same conditions. ]图 1-3b 示出一个和上述工作条件相同的三运放仪表放大器。[原译:请注意,像运算放大器电路一样,仪表放大器的输入缓冲放大器以单位增益通过共模信号。----观点:由于是讲两个放大器,因而,加入“都是”二字我觉得比较好。|| 原文:Note that, just like the op amp circuit, the input buffer amplifiers of the in-amp pass the common-mode signal through at unity gain.]请注意,就运算放大器电路那样,仪表放大器的两个输入缓冲放大器(都是)以单位增益通过共模信号的。来自两个缓冲器的输出信号连接到该仪表放大器的减法器单元。在这里(通常以低增益或单位增益)放大差分信号,而衰减(典型衰减比为 10,000:1或以上)共模电压。对比以上两个电路,两者都提供信号放大(和缓冲)功能,但是由于仪表放大器的减法器单元的作用,仪表放大器(就较大程度地)抑制了共模电压。图 1-3c 示出一个仪表放大器电桥电路。该仪表放大器有效地抑制了出现在电桥两个输出端的 DC共模电压,同时放大了非常微弱的电桥信号电压。另外,许多现代仪表放大器提供高达 80 dB的CMR,并允许使用低成本、非稳压的 DC 电源激励电桥。相反,那些[注:原译为“一种”,以为不妥。]利用三只运算放大器和一些 0.1%精度电阻器自己搭成的仪表放大器,通常 CMR 只能达到48 dB CMR,因此需要一种经过稳压的 DC 电源来激励电桥。

图 1-3b.正如上述运算放大器电路,仪表放大器电路的输入缓冲器放大信号电压,同时以单位增益通过共模电压。然而,仪表放大器的减法器单元却能抑制共模电压。

图 1-3c. 用于电桥电路的仪表放大器。这里的 DC 共模电压很容易接近电源电压  

图 1-3d 示出一个差分(减法器)放大器,它用于监测电池组中一节电池的电压。这里的 DC 共模电压会很容易超过放大器的电源电压。有些单片差分放大器(例如 AD629)可以在高达±270 V 共模电压条件下工作。

差分放大器
图 1-4 示出一个差分放大器的框图。这种类型的 IC 是一种特殊用途的仪表放大器,它通常由一个减法器放大器及其随后的一个输出缓冲器(也许是一级增益)组成。用于减法器的四只电阻器通常在IC 内部,所以它们能够精密匹配以达到高 CMR。许多差分放大器都适合用于共模电压和信号电压可能很容易超过电源电压的应用场合。这些差分放大器通常采用阻值很高的输入电阻器以衰减信号电压和共模输入电压。 

(以上部分位于ADI提供链接的PDF文档中的9~13页)

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