提高输入阻抗的方法

提高输入阻抗的方法

提高输入阻抗是指在传感器接口电路中采取措施，使电路从传感器输入端看进去的等效阻抗远大于传感器的内阻，主要作用是减小负载效应，避免因分压导致的信号衰减，保证测量精度。\n\n在电阻式传感器测量中，传感器通常有较大的内阻（如应变片120Ω，热电阻100Ω等），当与后级放大电路连接时，若放大器输入阻抗不够高，传感器输出信号就会在传感器内阻和放大器输入阻抗之间分压，导致实际进入放大器的电压小于传感器开路电压。分压公式为：$V_{in}=V_s·\frac{R_{in}}{R_{in}+R_s}$，其中 $V_s$ 为传感器开路电压，$R_s$ 为传感器内阻，$R_{in}$ 为放大器输入阻抗。显然，当 $R_{in}\text{gg}{R}_s$ 时，$V_{in}\approx V_s$，误差可忽略。工程上一般要求 $R_{in}\ge 100R_s$ 以上。\n\n提高输入阻抗的常用方法包括：\n1. 选用高输入阻抗的运算放大器，如场效应管（FET）输入运放（如OPA128、AD549），其输入阻抗可达 ${10}^{12}\Omega$ 以上。\n2. 采用同相放大电路，同相放大器的输入阻抗近似为运放本身的共模输入阻抗，可达到很高值。\n3. 使用自举电路（Bootstrap），通过正反馈将输入端的偏置电流或交流电压变化补偿，进一步提高等效输入阻抗。\n4. 在传感器与后续电路之间加入电压跟随器（缓冲器），电压跟随器具有极高的输入阻抗和低的输出阻抗，可起到阻抗变换作用。\n\n实际应用时应综合考虑传感器类型、信号频率、噪声抑制等因素选择合适方法。此外，高输入阻抗电路易受外部电磁干扰，故应做好屏蔽和接地。