例如，假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)電源為 ADC 提供 3.3 V 電平，則對(duì)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€(gè)問題，是當(dāng)電橋的連接位置離 ADC 較遠(yuǎn)時(shí)，接地之間可能有所不同。這也許會(huì)使共模電壓偏移，從而導(dǎo)致ADC 輸入共模相對(duì)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(duì)電橋供電。比如，以±3.3 V 雙極性電源對(duì)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?huì)得益于容性 PGA 的另一個(gè)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(gè) 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(dòng)雙線式 RTD，在兩個(gè)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(huì)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(dòng)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(gè)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(duì)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(hào)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(hào)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(dòng)態(tài)范圍。

 

表2. 四線式 RTD 比例測量中的阻性和容性 PGA 對(duì)比

 

 

表 2 總結(jié)了阻性 PGA 相對(duì)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(shí)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(hào)為靠近供電軌的共模電壓時(shí)，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(hào)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。