例如，假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)電源為 ADC 提供 3.3 V 電平，則對于相同的增益，容性 PGA 相比阻性 PGA 的改進(jìn)總結(jié)見表 1?？赡艽嬖诘牧硪粋€問題，是當(dāng)電橋的連接位置離 ADC 較遠(yuǎn)時，接地之間可能有所不同。這也許會使共模電壓偏移，從而導(dǎo)致ADC 輸入共模相對于電橋不平衡，并降低阻性 PGA 中的最大允許增益。

 

使容性 PGA 性能與阻性 PGA 相當(dāng)?shù)目尚修k法是以更高的電源電壓對電橋供電。比如，以±3.3 V 雙極性電源對電橋供電，從而增加應(yīng)變計(jì)的靈敏度，但代價(jià)是更高的系統(tǒng)復(fù)雜性和功耗?？赡軙靡嬗谌菪?PGA 的另一個例子是采用電阻式溫度檢測器(RTD)或熱電偶的溫度測量應(yīng)用。常用 RTD 電阻（比如 PT100）可以用來直接檢測溫度，或間接檢測熱電偶的冷結(jié)，如圖 9 所示。

 

圖 9.典型熱電偶設(shè)置。
 

每一個 PT100 器件都提供不同的導(dǎo)線，采用最受歡迎的高性價(jià)比三線式配置。

 

測量溫度并消除引線誤差的傳統(tǒng)方法如圖 10 所示。本例中，集成 PGA 的 Σ-Δ 型 ADC AD7124-8 的內(nèi)部電流源以相同電流驅(qū)動雙線式 RTD，在兩個引線上產(chǎn)生相同的失調(diào)誤差，其值與引線電阻成正比。

 

由于 AD7174-8 具有較小的引線電阻和電流（為了最大程度減少自發(fā)熱效應(yīng)），RL3 產(chǎn)生的失調(diào)電壓靠近負(fù)供電軌，極大地降低了阻性 PGA 中允許的最大增益，因?yàn)槠漭斎牍材Ｏ啾热菪?PGA 同樣將會非常接近供電軌，在內(nèi)部將共模電壓設(shè)為電源供電軌的一半，允許更高的增益配置，從而提高總動態(tài)范圍。建議的解決方案極大降低了系統(tǒng)和硬件連接的復(fù)雜性，因?yàn)榈谌龡l線纜不應(yīng)返回至 ADC PCB，并可連接 RTD 位置附近的地。

 

圖 10.三線式 RTD 測量。
 

為了增加溫度測量的精度，建議采用四線式測量。本例中，只使用了一個電流基準(zhǔn)。為了避免電流源的不精確性，可以將精密電阻用作 ADC 基準(zhǔn)電壓發(fā)生器來進(jìn)行比例測量，如圖 11 示。

 

圖 11.比例四線式 RTD 測量。
 

選擇適當(dāng)?shù)耐獠烤茈娮柚?，?RTD 上產(chǎn)生的最大電壓等于基準(zhǔn)電壓除以 PGA 增益。

 

對于 3.3 V 電源而言，在阻性 PGA 中，精密電阻上產(chǎn)生的電壓應(yīng)為 1.65 V 左右，否則 PGA 共模電壓將限制最大增益。其結(jié)果是，最大增益信號應(yīng)等于 1.65 V。在容性 PGA 中，不存在輸入共模的限制，因此 RTD 共模信號可以靠近頂部供電軌放置，最大程度提升了精密電阻生成的 ADC 基準(zhǔn)電壓，并因此實(shí)現(xiàn)最高的可選增益和動態(tài)范圍。

 

表2. 四線式 RTD 比例測量中的阻性和容性 PGA 對比

 

 

表 2 總結(jié)了阻性 PGA 相對于容性 PGA 的最大增益，最大電流源為 500 µA，限制了 Pt100 的自發(fā)熱（假定 B 類 RTD，此時最高溫度為 600°C，最大 VREF 為 2.5 V）。

 

 

相比阻性 PGA，容性 PGA 具有多項(xiàng)重要優(yōu)勢。諸如噪聲、共模抑制、失調(diào)、增益誤差以及溫度漂移等關(guān)鍵規(guī)格都由于電容作為增益元件的固有溫度穩(wěn)定性以及匹配屬性而得到了改善。

 

另一項(xiàng)重要特性是內(nèi)部共模電壓從放大器內(nèi)部共模電壓中去耦。當(dāng)待放大的輸入信號為靠近供電軌的共模電壓時，這點(diǎn)尤為重要。阻性 PGA 的增益選擇嚴(yán)重受限于其共模限制，或者要求更高的供電軌或外部元件將輸入信號重新偏置到供電軌的一半。而容性 PGA 卻可以輕松處理這種檢測場景。某些最新的 Σ-Δ 型 ADC 產(chǎn)品集成了容性 PGA，比如 AD7190、AD7124-4、AD7124-8 和 AD7779。