仪用放大器图

仪表放大器特点及作用仪表放大器是一个特殊的差动放大器，具有超高输入阻抗，极其良好的CMRR，低输入偏移，低输出阻抗，能放大那些在共模电压下的信号。

仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益组件，具有差分输入和相对参考端的单端输出。

与运算放大器不同之处是运算放大器的闭环增益是由反相输入端与输出端之间连接的外部电阻决定，而仪表放大器则使用与输入端隔离的内部反馈电阻网络。

仪表放大器的2个差分输入端施加输入信号，其增益即可由内部预置，也可由用户通过引脚内部设置或者通过与输入信号隔离的外部增益电阻预置。

一、仪表放大器特点1、高共模抑制比共模抑制比（CMRR）则是差模增益（Ad）与共模增益（Ac）之比，即：CMRR=20lg|Ad/Ac|dB;仪表放大器具有很高的共模抑制比，CMRR典型值为70～100dB 以上。

2、高输入阻抗要求仪表放大器必须具有极高的输入阻抗，仪表放大器的同相和反相输入端的阻抗都很高而且相互十分平衡，其典型值为109～1012Ω。

3、低噪声由于仪表放大器必须能够处理非常低的输入电压，因此仪表放大器不能把自身的噪声加到信号上，在1kHz条件下，折合到输入端的输入噪声要求小于10nV/Hz.4、低线性误差输入失调和比例系数误差能通过外部的调整来修正，但是线性误差是器件固有缺陷，它不能由外部调整来消除。

一个高质量的仪表放大器典型的线性误差为0.01%，有的甚至低于0.0001%.5、低失调电压和失调电压漂移仪表放大器的失调漂移也由输入和输出两部分组成，输入和输出失调电压典型值分别为100μV和2mV。

二、仪表放大器的作用目前仪表放大器在多方面已经得到运用，典型应用如下：1、高边监视器简单的高边监视器通常需要一个精密运算放大器和一些精密电阻，常见的高边测量都采用经典的差分放大器（用作增益放大和高边到地的电平转换）。

虽然很多应用中也会使用分离电路，但其输入阻抗较低，而且电阻之间有较大差异。

智能化传感器中应用仪表放大器时应注意的问题1 序言仪表放大器（IA）由于其本身所具有的低漂移、低功耗、高共模抑制比、宽电源供电范围及小体积等一系列优点，在数据采集系统、电桥、热电偶及温度传感器的放大电路中得到了广泛的应用，它既能对单端信号又能对差分信号进行放大。

在数据采集系统中，一般需要实现对多路信号进行数据采集，这主要是通过多路开关来实现对多路信号的切换。

实际应用中，针对不同的测量对象可以分别选择单端信号或差分信号的输入方式来实现对信号的获取，一般市场上所有的多路信号采集系统基本上都具备这种功能。

差分仪表放大器具有对差分信号进行放大，对共模信号加以抑制的功能，但是并非所有差分信号输出的场合可以直接使用仪表放大器作为前置信号放大级，具体来说必须考虑到共模信号的大小、差分信号的大小、放大倍数的选择、输入信号的频率范围等因素，同时针对输入信号的具体情况可以选择单端信号输入方式或者差分信号输入方式。

下面对仪表放大器在实际应用中所涉及到的这些问题分别加以阐述。

2 仪表放大器的结构仪表放大器一般是由三个放大器和经过激光调阻修正的电阻网络构成，如图1所示。

在传统的三片运放方式的基础上做一些改进，内部阻值的校准保证用户只需要外接一个电阻即可实现由1到上万倍的增益精确设定，减少了由于增益相关误差带来的数据采集误差，同时这种结构保证其具有高输入阻抗和低输出阻抗，且每一路输入都有输入保护电路以避免损坏器件。

由于采用激光调阻，使其具有低失调电压、高共模抑制比和低温漂。

图1 仪表放大器的结构原理框图图1所示为BB（Burr Brown）公司的INA114、INA118等仪表放大器的结构原理框图及引脚。

在实际应用时，正负电源引脚处应接滤波电容C，以消除电源带来的干扰。

5脚为输出参考端，一般接地。

实际应用中即使5脚对地之间存在很小的电阻值，也将对器件的共模抑制比产生很大的影响，如5欧姆的阻值将导致共模抑制比衰减到80dB。

运算放大器基本电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。

在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。

1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。

这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。

但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。

在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。

绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。

一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。

输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。

单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。

正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。

将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。

有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。

这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。

需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。

(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。

另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。

仪表放大器的正确使用方法发表于2008/7/12 21:40:05仪表放大器的正确使用方法****************************************************************这篇文章转载自/article-2765-儀表放大器的正確使用方法-Asia.html(12月1日 2005 年)作者：ChaCMRrles Kitchin及Lew Counts，Analog Devices****************************************************************仪表放大器（instrumentation amplifier）被广泛地应用在现实世界中的资料截取。

然而，设计工程师在使用它们时，却经常会出现不当使用的情形。

具体来说，尽管现代仪表放大器具有优异的共模抑制（common-mode rejection，CMR），但设计工程师必须限制总共模电压及信号电压，以避免放大器内部输入缓衝的饱和。

不幸的是，设计工程师经常忽略此一要求。

其他常见的应用问题则是由以下因素所引起的，包括以高阻抗源驱动仪表放大器的基准端；在增益很高的情况下来操作低供应电压的仪表放大器电路；仪表放大器输入端与交流耦合，但却没有提供直流对地的返回路径；以及使用不匹配的 RC 输入耦合元件。

仪表放大器快速入门仪表放大器是具有差分输入和单端输出的闭环增益电路区块。

仪表放大器一般还有一个基准输入端，以便让使用者可以对输出电压进行上或下的位准移位（level-shift）。

使用者还可以一个或多个的内部或外部电阻来设定增益。

图 1 是一个桥式前置放大器（bridge-preamplifier）电路，这是一种典型的仪表放大器应用电路。

当检测到讯号时，该桥式电阻（bridge-resistor）值即改变，使得桥的平衡被破坏，而引起它的差分电压改变。

此一信号输出即是差分电压，它可以直接连接到仪表放大器的输入端。

运算放大器和仪表放大器有哪些区别？_______________________________________________________________Microchip Technology Inc.模拟和接口产品部首席产品营销工程师Kevin Tretter仪表放大器这一术语经常被误用，它指的是器件的应用，而非器件的架构。

在过去，任何被认为精准（即，实现某种输入失调校正）的放大器都被视为“仪表放大器”，这是因为它被设计为用于测量系统。

仪表放大器（即INA）与运算放大器（运放）相关，因为二者基于相同的基本构件。

但INA是专用器件，专为特殊功能设计，并非一个基本构件。

就这一点而言，仪表放大器不是运放，因为它们的用途不同。

就用途而言，INA与运放之间最显著的区别或许是前者缺少反馈回路。

运放可配置为执行各种功能，包括反相增益、同相增益、电压跟随器、积分器、低通滤波器和高通滤波器等。

在所有情况下，用户都会提供从运放的输出到输入的反馈回路，此反馈回路决定放大器电路的功能。

这种灵活性使运放得以广泛用于各种应用。

另一方面，INA的反馈位于内部，因此没有到输入引脚的外部反馈。

INA的配置限制为1个或2个外部电阻，也可能限制为一个可编程寄存器，用于设置放大器的增益。

INA专为差分增益和共模抑制功能而设计和使用。

仪表放大器将放大反相输入和同相输入间的差值，同时抑制这两个输入的任何共用信号，从而使INA的输出上不存在任何共模成分。

增益（反相或同相）配置的运放将以设定的闭环增益来放大输入信号，但输出上将一直存在共模信号。

所关注信号与共模信号间的增益差会导致共模成分（以差分信号的百分比表示）减少，但运放的输出上仍存在共模成分，这将限制输出的动态范围。

如上所述，INA用于在存在大量共模成分时提取小信号，但共模成分的形式可能多种多样。

当使用采用惠斯通电桥配置（我们将稍后探讨）的传感器时，存在由两个输入共用的较大直流电压。

仪表放大器优势_仪表放大器典型应用及实例随着电子技术的飞速发展，运算放大电路也得到广泛的应用。

仪表放大器是一种精密差分电压放大器，它源于运算放大器，且优于运算放大器。

仪表放大器把关键元件集成在放大器内部，其独特的结构使它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点，使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医疗仪器和高档音响设备等方面倍受青睐。

本文首先介绍了仪表放大器的原理及特点，其次介绍了仪表放大器的优势，最后介绍了仪表放大器典型应用及实例。

仪表放大器的原理仪表放大器电路的典型结构如图1所示。

它主要由两级差分放大器电路构成。

其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减;差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得共模抑制比得到提高。

这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在共模抑制比要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。

在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：Au=（1+2R1/Rg）（Rf/R3）。

由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现，仪表放大器典型结构见图1。

仪表放大器的特点仪表放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比、低噪声、低线性误差、低失调电压和失调电压漂移、低输入偏置电流和失调电流误差等特点。

仪表放大器的优势1、高共模抑制比仪表放大器具有能够消除任何共模信号（两输入端电位相同）而放大差模信号（两输入端电位不同）的特性。

为了使仪表放大器能正常工作，要求它既能放大微伏级差模信号，同时又能抑制几伏的共模信号，实现这种功能的仪表放大器必须具有很高的共模抑制能力。

共模抑制比的典型值为70- 100dB.通常，在高增益时，CMRR 的性能会得到改善，即。

仪用放大器使用注意事项。

仪表放大器的结构仪表放大器一般是由三个放大器和经过激光调阻修正的电阻网络构成，如图1所示。

在传统的三片运放方式的基础上做一些改进，内部阻值的校准保证用户只需要外接一个电阻即可实现由1到上万倍的增益精确设定，减少了由于增益相关误差带来的数据采集误差，同时这种结构保证其具有高输入阻抗和低输出阻抗，且每一路输入都有输入保护电路以避免损坏器件。

由于采用激光调阻，使其具有低失调电压、高共模抑制比和低温漂。

图1 仪表放大器的结构原理框图图1所示为BB（Burr Brown）公司的INA114、INA118等仪表放大器的结构原理框图及引脚。

在实际应用时，正负电源引脚处应接滤波电容C，以消除电源带来的干扰。

5脚为输出参考端，一般接地。

实际应用中即使5脚对地之间存在很小的电阻值，也将对器件的共模抑制比产生很大的影响，如5欧姆的阻值将导致共模抑制比衰减到80dB。

应用中应考虑的问题1 输入偏置电流回路一般来说，选择差分信号测量的工作方式时，后面的信号放大电路一般直接采用仪表放大器构成。

仪表放大器的输入阻抗非常高,大约达到1010Ω数量级，相应对于差分输入的每个输入端都需要输入偏置电流通道，以提供共模电流反馈回路，例如仪表放大器IN118输入偏置电流大约为±5nA。

由于仪表放大器的输入阻抗非常高，使得输入的偏置电流随输入电压的变化非常小，对差分信号放大不会产生太大影响。

输入偏置电流是仪表放大器（IA）输入三极管所必须的电流，电路设计时必须保证偏置电流有接地的回路，如果电路中没有输入偏置电流通道，传感器的输入将处于浮电位状态，而浮电位值很可能超过放大器所能够允许的共模电压范围（其值与放大器的供电电压相关），使输入放大器饱和而失去放大功能。

（实验中好像是c）针对实际的应用情况，输入偏置电流回路设置可以采用三种基本形式，分别如图2所示。

其中(a)为差分信号源阻抗较高（人体内阻算大还是小？接电极时是否需要导电膏之类的东西，这是人体电阻大约是多少？）时常用的形式，其中的两个接地电阻相等，以保证较高的共模抑制比和减小偏置电流对失调的影响；（b）为信号源阻抗较低时采用的形式（如热电偶）；（c）为对称结构常用的形式。

三运放组成的仪表放大器原理分析仪表放大器与运算放大器的区别是什么？仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。

大多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值≥109 Ω。

其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至50 nA。

与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（mΩ）。

运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻决定。

与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离。

对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。

专用的仪表放大器价格通常比较贵，于是我们就想能否用普通的运放组成仪表放大器？答案是肯定的。

使用三个普通运放就可以组成一个仪用放大器。

电路如下图所示：输出电压表达式如图中所示。

看到这里大家可能会问上述表达式是如何导出的？为何上述电路可以实现仪表放大器？下面我们就将探讨这些问题。

在此之前，我们先来看如下我们很熟悉的差分电路：如果R1 ＝R3，R2 ＝R4，则VOUT = (VIN2—VIN1)(R2/R1)这一电路提供了仪表放大器功能，即放大差分信号的同时抑制共模信号，但它也有些缺陷。

首先，同相输入端和反相输入端阻抗相当低而且不相等。

在这一例子中VIN1反相输入阻抗等于100 kΩ，而VIN2同相输入阻抗等于反相输入阻抗的两倍，即200 kΩ。

因此，当电压施加到一个输入端而另一端接地时，差分电流将会根据输入端接收的施加电压而流入。

（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。

）另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。

例如，当增益等于1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有0.1% 失配，其CMR便下降到66 dB（2000:1）。

精密仪用放大器INA114原理及应用摘要：第一章引言INA114是美国BURR—BROWN公司推出的精密仪用放大器，具有成本低、精度高通用性强等优点，三运放结构设计，减小了尺寸，拓宽了应用范围。

利用一个外部电阻器就可在1—10000范围内进行增益调节，内部输入防护可承受高达±40V的共模电压而不会损坏。

INA114具有低失调电压(50μV)、低漂移μV/︒C)和高共模抑制比(当G = 1000时为115dB )。

能在±低电源情况下工作，也可用5V单电源工作。

静态工作电流最大3mA。

第二章INA114结构原理及特点一、特性1．低失调电压: 最大50μV2．低漂移: 最大μV/︒C3．低输入偏流: 最大2nA4．高共模抑制:最小115dB5．输入过压保护:±40V6．宽电源范围: ±2.25 —±18V7．低静态电流: 最大3mA二、应用1．电桥放大器2．热电偶放大器3．RTD感测放大器4．医用放大器5．数据采集三、结构原理图INA114结构原理图如图1所示：图1 结构原理图1． V IN-(脚2)：信号反向输入端。

该端与信号同相输入端（脚3）构成差分输入。

2． V IN+(脚3)：信号同向输入端。

3．增益调整(脚1、8)：该端接外接增益调整电阻器R G。

4． V O(脚6)：放大器输出端。

5． Ref(脚5)：参考电压输入端，通常接地。

为确保良好的共模抑制，连接必须是低阻抗的，如果一个5 的电阻串接在此脚，将引起共模抑制比典型值下降到80dB（G=1）。

三、工作原理分析1．三运放仪用放大器电路结构仪用放大器的三运放结构，是在差动运放的基础上发展起来的一种比较完善的结构形式，如图2所示，其中，A1、A2为同相放大器，A3为差动放大器，三个运放都具有高输入阻抗、高增益、高共模抑制比、低噪声等特性，且A1、A2性能完全匹配。

图2 三运放仪用放大器电路结构2．工作原理分析(1)当Ui1单独作用，即Ui2 = 0时：Ui2 = 0， UN = 0(2)当U i2单独作用(Ui1= 0)时：Ui1 = 0， UM = 0(3)当Ui1、Ui2同时作用时：当满足电阻匹配条件，即 R5 = R4 , R7 = R6 , R3 = R2时，输出电压为：选择R2～R6=R ，则增益为：因此，INA114的增益为： GR k G Ω+=501 i1121o1U R R R U +='i113o2U R R U -='i2121o2U R R R U +=''i212o1U R R U -=''o1o1o1U U U '''=+122i1i211R R RU U R R +=-o2o2o2U U U '''=+133i2i111R R RU U R R +=-6o o2o14()R U U U R =-6123i2i114()()R R R R U U R R ++=-121)(413216R RR R R R R R G +=++=其中，R是外接电阻器，50k 是内部两个反馈电阻值的和。

一、采用仪表放大器还是差分放大器？尽管仪表放大器和差分放大器有很多共性，但设计过程的第一步应当是选择使用何种类型的放大器。

差分放大器本质上是一个运放减法器，通常使用大阻值输入电阻器。

电阻器通过限制放大器的输入电流提供保护。

它们还将输入共模电压和差分电压减小到可被内部减法放大器处理的范围。

总之，差分放大器应当用於共模电压或瞬态电压可能会超过电源电压的应用中。

与差分放大器相比，仪表放大器通常是带有两个输入缓冲放大器的运放减法器。

当总输入共模电压加上输入差分电压（包括瞬态电压）小於电源电压时，应当使用仪表放大器。

在最高精度、最高信噪比（SNR）和最低输入偏置电流（IB）是至关重要的应用中，也需要使用仪表放大器。

二、单片仪表放大器内部描述1、高性能仪表放大器ADI公司於1971年推出了第一款高性能单片仪表放大器AD520，2003年推出AD8221。

这款仪表放大器采用超小型MSOP封装并且在高於其它同类仪表放大器的带宽内提供增加的CMR。

它还比工业标准AD620系列仪表放大器有很多关键的性能提高。

图2. AD8221的引脚排列AD8221是一种基於传统的三运放结构的单片仪表放大器（见图1）。

输入三极管Q1和Q2在恒定的电流条件下被偏置以便任何差分输入信号都使A1和A2的输出电压相等。

施加到输入端的信号产生一个通过RG、R1和R2的电流以便A1和A2的输出提供正确的电压。

从电路结构上，Q1、A1、R1和Q2、A2、R2可视为精密电流反馈放大器。

放大的差分信号和共模信号施加到差分放大器A3，它抑制共模电压，但会处理差分电压。

差分放大器具有低输出失调电压和低输出失调电压漂移。

经过激光微调的电阻器允许高精密仪表放大器具有增益误差典型值小於20ppm并且CMR超过90dB（G=1）。

图3. AD8221的CMR与频率的关系图4. AD8221的闭环增益与频率的关系图5. AD620原理图图6. AD620的闭环增益与频率的关系AD8221使用超β输入三极管和一个IB补偿电路，它可提供极高的输入阻抗，低IB，低失调电流（IOS），低IB漂移，低输入IB噪声，以及8nV/（Hz）1/2极低电压噪声。

器件应用双通道变增益仪用放大器INA2128及应用重庆大学(630044) 马祖军 阎春平 刘 飞 鄢 萍 但 斌 摘 要 文章介绍了高精度、小功率、双通道、可变增益仪用放大器IN A2128的基本性能与应用。

关键词 仪用放大器 双通道 可变增益INA2128是美国Burr Br oun公司生产的一种小功率通用仪器放大器,具有优异的精度和很宽的带宽,非常适用于工业测量和控制、测试和测量设备、电池供电系统及医疗和科学仪器。

1 结构与性能1.1 INA2128的结构INA2128的功能方框图如图1所示。

IN A2128采用塑料DIP封装,共16个引脚,各引脚说明如下:脚1、16(V-IN-)为负信号输入端;脚2、15(V+IN-)为正信号输入端;脚3、4、13、14(R G-)为外部电阻接线端;脚5、12(Ref-)为参考端;脚6、7、10、11(Vo-)为信号输出端;脚8(V-)为-2.25V到-18V电源电压的输入端;脚9(V+)为+2.25V到+18V电源电压的输入端。

1.2 INA2128的性能INA2128为双通道可变增益仪用放大器,能在-40~+125 温度范围内工作,主要技术指标如下:最大失调电压50 V,最大漂移0.5 V/ ,最大输入偏流5nA,最小共模抑制比120dB,静态电流低达700nA。

INA2128具有如下性能特点:(1)放大器的增益由脚3、4(或13、14)的外接电阻图1 INA2128功能方框图法,可将它压缩到512Kb/s或256Kb/s,甚至128Kb/s。

现在好莱坞巨片采用5.1即6声道的数字声,采用A C 3编码算法可将6声道压缩到384K b/s。

这些算法都可用DSP实现,在M D小型CD和DCC盒式数字录音机也都用DSP实现Hi F i声音压缩和解压缩。

(3)组合音响。

高级的组合音响现都用DSP完成围绕声、各种环境声场的模拟、混响、均衡等。

DSP在电子计算机中可做硬盘驱动器,多媒体套件、FAX/M odem卡、图形和图像处理加速卡等。

AD620仪表放大器中文资料时间：2009-11-4 17:32:45 点击：1490 作者：未知来源：无AD620 组件介绍10GΩ||2pF，低噪声，此仪表放大器有高输入阻抗： AD620 的基本特点为精确度高、使用简单、，：100dB 高共模具斥比高(CMR)，1.0nAbias current)：Voltage)offset ：50uV，低输入偏移电流(Input 低输入抵补电压( Input低消耗功率：1.3 mA，以及过电压保护等特性应用十分广泛。

的规格特性总览表。

然而会选用它，是因它价格还算可以、增益值大、漂移电位低等，AD620正好符合成本合理及有效放大惠斯顿电桥所输出的微小变化讯号。

备注规格特性项目只需一个电阻即可设定1~1000 增益范围-± 2.3V ~ ±18V 电源供应范围可用电池驱动，方便应用于可携低耗电量Max supply current =1.3mA式器材中-VOFFSET(max)= 50μV 漂低补偿电压：精确度高0.6μV/℃ max. 移电压：-低噪声-转ECG量测与医疗器材、压力量测、V/I 应用场合换、数据撷取系统等。

图3为将选用之仪表放大器IC-AD620 接脚示意图，其中的1、8 接脚要跨接一个电阻来调整放大倍率，然而方程式1为AD620的增益与可调电阻的关系式，由此二式我们即可推算出各种增益所要使用值。

GR的电阻值内部方框图1 AD620图2 AD620引脚功能图图1式 3 图应用电路图：电路减轻射频干扰4 图输入耦合5 图返回地面的偏置电流与AC返回地面的偏置电流与变压器输入耦合6 图返回地面的偏置电流与热电偶输入7 图1.8 mA, ±3 V高精度电压至电流转换器图8共模屏蔽驱动程序9 图基本接地实践图10时间建立测试电路11 图微分驱动程序电路12 图单电源工作5V压力监控电路，可以在图13医疗心电监护仪电路图14封装图：。

基本仪表放大器的电路图原理仪表放大器电路以其高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移等特点在传感器输出的小信号放大领域得到了广泛的应用。

在阐述仪表放大器电路结构、原理的基础上，基于不同电子元器件设计了四种仪表放大器电路实现方案。

通过仿真与实际电路性能指标的测试、分析、比较，总结出各种电路方案的特点，为电路设计初学者提供一定的参考借鉴。

0引言智能仪表仪器通过传感器输入的信号，一般都具有“小”信号的特征：信号幅度很小(毫伏甚至微伏量级)，且常常伴随有较大的噪声。

对于这样的信号，电路处理的第一步通常是采用仪表放大器先将小信号放大。

放大的最主要目的不是增益，而是提高电路的信噪比；同时仪表放大器电路能够分辨的输入信号越小越好，动态范围越宽越好。

仪表放大器电路性能的优劣直接影响到智能仪表仪器能够检测的输入信号范围。

本文从仪表放大器电路的结构、原理出发，设计出四种仪表放大器电路实现方案，通过分析、比较，给出每一种电路方案的特点，为电路设计爱好者、学生进行电子电路实验提供一定的参考。

1仪表放大器电路的构成及原理仪表放大器电路的典型结构如图1所示。

它主要由两级差分放大器电路构成。

其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。

这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。

在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=(1+2R1／Rg)(Rf／R3)。

由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。

图1仪表放大器典型结构2仪表放大器电路设计2．1仪表放大器电路实现方案目前，仪表放大器电路的实现方法主要分为两大类：第一类由分立元件组合而成；另一类由单片集成芯片直接实现。

基本仪表放大器的电路图原理仪表放大器电路以其高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移等特点在传感器输出的小信号放大领域得到了广泛的应用。

在阐述仪表放大器电路结构、原理的基础上，基于不同电子元器件设计了四种仪表放大器电路实现方案。

通过仿真与实际电路性能指标的测试、分析、比较，总结出各种电路方案的特点，为电路设计初学者提供一定的参考借鉴。

0引言智能仪表仪器通过传感器输入的信号，一般都具有“小”信号的特征：信号幅度很小(毫伏甚至微伏量级)，且常常伴随有较大的噪声。

对于这样的信号，电路处理的第一步通常是采用仪表放大器先将小信号放大。

放大的最主要目的不是增益，而是提高电路的信噪比；同时仪表放大器电路能够分辨的输入信号越小越好，动态范围越宽越好。

仪表放大器电路性能的优劣直接影响到智能仪表仪器能够检测的输入信号范围。

本文从仪表放大器电路的结构、原理出发，设计出四种仪表放大器电路实现方案，通过分析、比较，给出每一种电路方案的特点，为电路设计爱好者、学生进行电子电路实验提供一定的参考。

1仪表放大器电路的构成及原理仪表放大器电路的典型结构如图1所示。

它主要由两级差分放大器电路构成。

其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。

这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。

在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=(1+2R1／Rg)(Rf／R3)。

由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。

图1仪表放大器典型结构2仪表放大器电路设计2．1仪表放大器电路实现方案目前，仪表放大器电路的实现方法主要分为两大类：第一类由分立元件组合而成；另一类由单片集成芯片直接实现。

1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。

这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。

但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。

在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。

绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。

一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。

输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。

单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。

正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。

将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。

有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。

这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。

需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。

(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。

另外现在运放的供电电压也可以是3 V 也或者会更低。

出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail－To－Rail 的运放，这样就消除了丢失的动态范围。

需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail－To－Rail 的电压。

虽然器件被指明是轨至轨(Rail－To－Rail)的，如果运放的输出或者输入不支持轨至轨，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。

电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。

这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。

但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。

在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。

绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比方图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。

一般是正负15V，正负12V 和正负5V也是经常使用的。

输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom 以及最大输出摆幅。

单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。

正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。

将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。

有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。

这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。

需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。

(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。

另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。

出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail－To－Rail 的运放，这样就消除了丧失的动态范围。

需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail－To－Rail 的电压。

虽然器件被指明是轨至轨(Rail－To－Rail)的，如果运放的输出或者输入不支持轨至轨，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。