仪表放大器设计参考

仪表放大器电路分析
我们设计放大电路的初衷是放大前端微弱信号输出，抑制前端干扰信号输入；
关于普通运算放大器构成的差分放大固然可以抑制共模输入，放大差分输入，但是我们还有个器件能够更好的抑制共模信号，放大差模信号；
这个器件就是仪表放大器，我们可以从手册中看出，关于共模抑制比CMRR参数比较，CMRR就是差模增益/共模增益，所以差模增益越大，共模增益越小，CMRR 就越大；
这个是普通运放1M324的CMRR,最大80dB；
益越大，CMRR越高，抗干扰能力越强，这正是我们所需要的;
但是我们再看，价格极贵，这只是部分的;那么我们看下仪表放大器内部图：
故，我们是否可以用普通运放替代，因为普通运放就几毛钱；电路如下: 我们来分析下：
由虚短可得，V2=VA,V1=VB;
由虚断可得，(VA-VB)∕RO=(V02-V01)∕(R1+R2+R0);
则：(V2-V11∕RO=(Vo2-Vo1)∕(R1+R2+R0);
对于后级电路，我们知道是差分放大电路，我们令R3=R4,R5=R6；
则:Vo=R6∕R4*(Vo2-Vo1)；
我们令RI=R2；
BPVo=(V2∙V1)(2R2+RO)R6/(ROR4)；
当然用普通运放实现和用集成的仪表放大器各有优劣：
普通运放设计的话，要调试，容易受到外界干扰，但是成本低；外围电阻需要用到高精度电阻才能达到我们所需效果；
集成仪表放大器虽然价格贵，但是稳定性和可靠性高；
我们可以根据我们需要来考究；。

三运放仪表放大器摘要本系统采用三个OP07双电源单集成运放芯片构成仪表放大器，此放大器能调节将输入差模信号放大100至200倍，同时具有高输入电阻和高共模抑制比，对不同幅值信号具有稳定的放大倍数；电源部分由变压器、整流桥、7812、7912、7805等线性电源芯片组成，可输出+5V、+12V、-12V三路电压。

一、方案论证与比较1.放大器电源的制作方法方案一：本三运放仪表放大器系统采用集成运放OP07，由于OP07是双电源放大器，典型电源电压为，可方便采用市售开关电源或者开关电源芯片制作电源作为OP07的电源输入，开关电源具有的效率高，体积小，散热小，可靠性高等特点，但是因为其内部构造特性，使输出电压带有一定的噪声干扰，不能输出纯净稳定的电压。

方案二：采用线性电源稳压芯片78系列和79系列制作线性电源，使用多输出抽头变压器接入整流桥再接入稳压芯片，输出纯净的线性电源。

2.电源方案论证本系统是一个测量放大系统，其信号要求纯净无噪声干扰，在系统中加入滤波器消除干扰的同时，我们应该考虑系统本身的干扰源并尽量降低干扰。

考虑到开关电源的输出电压不是十分纯净的，带有许多噪声干扰，而线性电源可以稳定输出电压值，虽然线性电源体积较大，效率较低，但是作为测量系统中，我们采用方案二来提高测量的精准度。

3.放大器制作方法方案一：题目要求使输入信号放大100至200倍，可使用单运放构成比例运算放大电路，按负反馈电阻比例运算进行放大，输出电压，此放大电路可以达到预定的放大倍数，但是其对共模信号抑制较差，容易出现波形失真等问题。

方案二：采用三运放构成仪表放大器，这是一种对弱信号放大的一种常用放大器，输出电压。

4.放大器方案论证在测量系统中，通常被测物理量均通过传感器转换为电信号，然后进行放大，因此，传感器的输出是放大器的信号源。

然而，多数传感器的等效电阻均不是常量，他们随所测物理量的变化而变。

这样，对于放大器而言信号源内阻是变量，放大器的放大能力将随信号的大小而变。

放大器电路设计方案精选来源：互联网标签：振荡器(429)单片机(5042)放大器(770)模拟设计是电路设计中至关重要的一环。

本文汇集2014年以来，EDN China杂志发表的一些放大器、数字模拟转换器等模拟设计实例，希望会对您有所帮助。

差分输入/输出低功耗仪表放大器目前所有市售的三运放仪表放大器仅提供了单端输出，而差分输出的仪表放大器可使许多应用从中受益。

全差分仪表放大器具有其他单端输出放大器所没有的优势，它具有很强的共模噪声源抗干扰性，可减少二次谐波失真并提高信噪比，还可提供一种与现代差分输入ADC连接的简单方式。

图1显示了低功耗全差分仪表放大器电路的实现方式。

低功耗全差分仪表放大器双线远程传感器前置放大器本设计实例实现了一种远程传感器前置放大器（如用于压电式传感器），其可通过单个导线对或同轴电缆传输信号和电能。

AD822ARZ(＄3.3000)是一个真正的单电源供电运算放大器，其具有轨到轨输出、极低的输入电流和低频噪声，适合与高阻抗信号源同时工作。

AD822(＄2.4840)具有5V的单电源供电能力，这使其成为本设计实例的佳选。

［点击查看全文］基于555定时器的D类耳机驱动器可作为理想的实用放大器广受欢迎的555定时器可用作乐器或其他应用的PWM/D类放大器。

其可在4.5V～16V的电源电压范围内工作，并可输出200mA的驱动电流。

音频信号被传送至555定时器的CV （控制电压）引脚。

本设计实例为耳机和音频线路提供两个简单、便宜的驱动器。

这两个驱动器针对电吉他和小提琴设计，但也可适用于更多其他应用。

对于这样的简单应用而言，噪声和总谐波失真（THD）并不是重点考虑因素，因此并未对这两个数值进行测量。

含运算放大器和NE555(＄0.0700)定时器的耳机和音频线路驱动器。

也可以使用CMOS 版本（如LMC555(＄0.3700)），但输出电流较低。

其优点为工作频率较高。

使用八进制CMOS缓冲器的二象限乘法DAC本设计实例使用一个八进制CMOS缓冲器的大工作电压范围，呈现一个由缓冲器/线驱动器IC74HC244组成的简单的八位二象限乘法数字模拟转换器（DAC）。

仪表放大器课程设计要求一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握仪表放大器的基本原理、结构和应用，提高学生的理论水平和实际操作能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解仪表放大器的基本原理和组成；（2）掌握仪表放大器的分类及其特点；（3）熟悉仪表放大器在实际工程中的应用。

2.技能目标：（1）能够分析仪表放大器的工作原理；（2）具备选用和调试仪表放大器的能力；（3）会使用仪表放大器进行实际测量。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对仪表放大器的兴趣，提高学习积极性；（2）培养学生团结协作、勇于探索的精神；（3）使学生认识到仪表放大器在工程中的重要性，提高学生的责任感。

二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下三个方面：1.仪表放大器的基本原理：介绍仪表放大器的工作原理、性能指标等；2.仪表放大器的分类及应用：讲解不同类型的仪表放大器及其在工程中的应用；3.仪表放大器的选用与调试：介绍仪表放大器的选用原则、调试方法等。

三、教学方法为了实现课程目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解仪表放大器的基本原理、分类及应用；2.讨论法：学生针对实际案例进行讨论，提高学生的分析能力；3.案例分析法：分析具体工程案例，使学生了解仪表放大器的实际应用；4.实验法：安排实验室实践环节，培养学生的动手能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供丰富的参考资料，帮助学生拓展知识面；3.多媒体资料：制作精美的PPT，提高课堂教学效果；4.实验设备：保障实验室实践环节的顺利进行，让学生亲身体验仪表放大器的工作原理和应用。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，我们将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、回答问题等环节，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和掌握程度；3.考试：设置期中、期末考试，检验学生对课程知识的掌握情况；4.实验报告：评估学生在实验环节的操作能力和分析问题的能力；5.小组项目：评估学生在团队协作中的表现，包括沟通能力、协作精神等。

南昌大学实验报告学生姓名：周林学号: 6103413016 专业班级：生医131班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：基于Multisim的仪器放大器设计一、实验目的1、掌握仪器放大器的设计方法2、理解仪器放大器对共模信号的抑制能力3、熟悉仪器放大器的调试功能4、掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器，毫伏表信号发生器等虚拟仪器的使用二、实验原理仪器放大器是用来放大差模信号的高精密度放大器，它具有很大的共模抑制比、极高的输入电阻，且其增益能在大范围内可调。

如下图1所示，其中，集成运放U3组成差值放大器集成运放U1、U2组成对称的同相放大器，且 R1=R3=R，R3=R5，R5=R6。

此时，仪器放大器的差模电压增益Avf=-R4/R3(1+2R/RG)。

三、实验器材Multisim虚拟仪器库中的电压源、万用表、示波器、集成运算放大器、电阻等四、实验内容与步骤1、采用运算放大器设计并构建一起放大器：(1) 输入信号Ui=2mV时，要求输出电压信号Uo=0.4V，Avd=200，f=1kHZ；(2) 输入阻抗要求Ri>1MΩ。

2、用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。

3、计算,由Avd=Avf=-R4/R3(1+2R/RG)=200确定各电阻阻值；共模实验仿真电路图如下五、实验数据与结果电路仿真结果如下图所示实验结果分析：经过仿真计算得到以下主要数据：输入差模电压： Vid=2mV仪器放大器的输出电压：V o=399.92mV仪器放大器的差值电压增益： Avf=200六、实验总结1、仪器放大器是一种差值信号的高精度放大器2、实验条件有限的情况下可以用multisim软件仿真3、实验前必须熟悉实验原理，实验时才能做到有目的，有方向4、实验能巩固所学理论知识，切能让我们学会如何利用理论知识解决实际问题七、实验心得通过本次实验，对Multisim软件有了进一步的认识，仿真实验相比实物实验各有各的好处，仿真实验摆脱了对实验仪器可靠性的依赖，实验数据不受其他环境的干扰，较为可靠。

电子线路CAD与电子工艺实训报告第七组仪表放大器的设计与制作班级：电本0501学号：0532110661姓名：王德权序号：16指导教师：姜李张娟2008年 1 月 16日一．实训目的：1掌握仪表放大器的结构原理：2 熟练应用Protel99se设计电路原理图；并生成电路板图；3 熟练掌握印制电路板的生成，了解如何刻板；4 掌握基本焊接技术。

二．实训工具：Protel99seCircuitCAM电烙铁万用表模拟电子试验箱（含有+12V电源，+0V---+0.5V电源）其他必要检测设备三．仪表放大器原理：本仪器放大器是由三个OP27集成运算放大器组成，OP27的特点是低噪声，高速，低输入失调电压和卓越的共模抑制比。

仪表放大器电路连接成比例运算的电路形式，因此具有很高的输入电阻。

由于电路的结构对称，他们的漂移和失调都具有互相抵消的作用。

后一个运算放大器组成差分放大器，将差分输入转换为单端输出。

电容C用于除抖动和抗干扰。

工作原理：由于v—→v+，因而加在R7两端的电压为(vI1—vI2)，相应通过R7的电流i7＝(vI1-vI2)／R7，由于i→0，因而vo1＝i7R1+vI1，vo2＝i7R2+vI2，当，R1＝R2＝R时，vo1-vo2＝(1+2R／R7)(vI1-vI2)对U2而言，vo1加在反相输入端，vo2加在同相输入端，利用叠加原理的输出电压。

vo＝—(R5／R3)vo1+R6／(R4+R6)vo2(1+R5／R3)由于R3＝R4，R5＝R6因而vo＝—(R5／R3)(vo1-vo2)＝—(R5／R3)（1+2R／R7）(vI1-vI2)仪器放大器的差值电压增益：Avf＝vo／(vI1-vI2)＝—(R5／R3)（1+2R／R7）上式表明，改变R7可设定不同的Avf值。

仪器放大器的共模抑制比主要取决于第—级集成运放U1和U3的对称性和各电阻值的匹配精度。

如果U1和U3对称，且各电阻值的匹配误差为→±0．001％，则仪器放大器的共模抑制比可达到100dB以上。

可编程仪器放大器设计——低频电子线路课程设计实验报告一．实验概述采用通用运放LM324设计和模拟开关CD4051构成一个可编程增益放大器，其中放大器由仪器放大器（测量放大器）构成，增益控制部分由CD4051模拟开关和电阻构成。

二．技术指标1.电压放大倍数：1.、2、4、8、16五档可控。

2.输入电阻：Ri>=100KΩ。

3.输入信号电压：正弦波，有效值50mv。

4.电源电压：±12v范围内可任选。

三．实验仪器1．熟悉电路的工作原理。

2．根据技术指标通过分析计算确定电路行驶和元器件参数。

3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

4．计算机仿真。

四．实验仪器函数信号发生器、数字万用表、交流电压表、直流稳压源、LM324芯片、CD4051芯片、面包板、导线、电阻。

五．设计原理1．模拟开关CD4051芯片1）芯片管脚CD4051芯片引脚图2）芯片原理CD4051芯片在电路中起模拟开关的作用，在电路中通过对开关A到G的控制实现对输入信号不同倍数的放大。

CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。

C、B、A依次为高、中、低位，控制X0到X7的输出。

幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。

这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。

当INH输入端＝“1”时，所有的通道截止。

三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。

3）管脚功能说明引脚号符号功能1 2 4 5 12 13 14 15 IN/OUT 输入/输出端9 10 11 A B C 地址端3 OUT/IN 公共输出/输入端6 INH 禁止端7 VEE 模拟信号接地端8 Vss 数字信号接地端16 VDD 电源+2．放大电路LM3241）芯片管脚LM324芯片引脚图2）芯片原理LM324是一个四运算放大器。

课程设计任务书分院（系）信息科学与工程专业测控技术与仪器学生姓名学号设计题目仪用放大器的设计----硬件部分设计课程设计内容及要求：1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别2．掌握仪表放大器的电路结构及设计方法3．掌握仪表放大器的测试方法4．学习仪表放大器在电子设计中的应用进度安排:（20天）1、查找资料（2天）2、系统硬件电路设计（6天）3、软件编程与调试（6天）4、系统联调（3天）5、撰写报告（3天）指导教师（签字）：年月日学院院长（签字）：年月日目录引言 (1)1.设计背景 ............................................................................................................................ - 2 -1.1设计内容 ..................................................................................... 错误！未定义书签。

2.仪用放大器系统简介 ........................................................................................................ - 2 -2.1仪用放大器简介 ...................................................................................................... - 3 -2.2方案选择 (3)3.系统硬件设计及原理图 (4)3.1方案一设计及原理图 (4)3.2方案二设计及原理图 (5)4. 电路仿真 (6)4.1差模共模信号仿真 (6)4.2单运放仪用放大器仿真 (7)4.3单片集成芯片仪用放大器仿真 (11)6. 总结 ................................................................................................................................ - 15 - 参考文献 . (16)引言仪用放大器与很多放大电路一样，都是用来放大信号的用的，但仪用放大电路的特点是，它所测量的信号通常都是在噪声环境下的微小信号。