AD620单电源应变片测量电路分析

笔者最近在用AD620做应变片的压力检测电路，正好AD620的datasheet中有对于应变片压力测量的应用电路，参考该电路进行设计及实验后发现该电路存在些许问题，并对其进行了优化改进。本文纯属个人理解，供大家参考，欢迎批评指正。

AD620应用电路分析及优化

应用电路分析

AD620手册中原电路如下（加了部分标注以便分析）：

该电路中，前半部分比较明显，为经典的AD620放大电路结构：四个应变片组成惠斯通电桥，由5V进行供电，应变片形变之后产生的电压差Vab接入AD620的Pin3和Pin2进行放大，放大倍数由Pin1和Pin8之间的电阻决定，具体公式参考手册； Pin4和Pin7供电引脚，此处采用单电源供电；Pin5和Pin6之间的输出为AD620放大输出电压，我们使用单片机测量这两个引脚之间的电压即可，手册上也是这么推荐连接外部测量单元的。除此之外，该电路还在后续增加了一些处理措施：首先用三个电阻分压，将5V电压分成3V以及2V两个电位，3V的电位Vref直接连接至外部测量单元的参考电压，这样可以将电源端的波动消除，减少测量误差；2V的电位输入AD705运放的正相端后，输出与AD620的Pin5相连，把Pin5的电压（即Aref处）抬升到2V，然后再接外部测量单元。上述分析是AD620应用电路内部分析，从外部测量单元看，IN与AGND的电压不变，仍未Pin5和Pin6两端电压，而Vin的电压则为Vref和Aref之间的压差，1V。

令人疑惑的地方

该电路后半部分是比较令人疑惑的地方。首先，手册中提到“Adding the AD620 and a buffered voltage divider allows the signal to be conditioned for only 3.8 mA of total supply current. ”，限于笔者个人的能力，无法理解后续电路对减小电流的原理；其次，由于手册中电路在连接外部测量单元时直接将AD620的Pin6与AD输入连接，Pin5与AD参考地AGND连接，则测量单元直接检测的是Pin5和Pin6之间的电压，这样的话AD705将Aref电压抬升的意义在哪里？最后，该电路还有一个问题，当应变片输出电压Vab为负值时，Vout相对于Aref应该也是一个负值，而单片机是无法对负电压进行处理的。

电路的改进

在该电路的基础上，笔者进行了改进，以适应自己的设计需求：需要能够测量应变片带来的正负电压值。修改后的电路如下：

对电路做了如下改进：将AGND直接连接外部单片机的AGND，其余不变。分析如下：AD620的Pin5电压经过运放抬升后相对于AGND为2V，则Pin6的电压Vout即为Pin5对AGND的电压加上Pin5、Pin6之间压差，即：Vout=2V+V_{pin5_6}。若Pin5和Pin6之间压差在-1-1V，则输出Vout为1-3V，正好在单片机的量程范围内。

参考手册：https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD620.pdf