斩波运算放大器之后的仪表放大器时代

仪表放大器工作原理仪表放大器是一种电子设备，用于放大仪表或传感器的输出信号，以便更容易地读取和分析。

它在各种工业和科学应用中都有广泛的用途，包括实验室测量、控制系统和医疗设备等领域。

仪表放大器的工作原理涉及到放大器电路、信号处理和反馈控制等方面的知识。

仪表放大器通常由几个基本部分组成，包括输入端、放大器电路、输出端和反馈控制。

当仪表或传感器产生输出信号时，这个信号首先被送入放大器的输入端。

输入端通常包括一个电阻网络，用于匹配信号源的输出阻抗，并将信号送入放大器电路。

放大器电路是仪表放大器的核心部分，它负责放大输入信号并进行信号处理。

放大器电路通常由一个或多个放大器组成，这些放大器可以是运算放大器、差分放大器或仪表放大器专用的放大器。

这些放大器可以根据需要进行调节，以适应不同的输入信号和放大倍数。

输出端是仪表放大器的最后一部分，它负责将放大后的信号送入仪表或其他设备进行显示或进一步处理。

输出端通常包括一个输出缓冲器，用于匹配放大器电路的输出阻抗，并将信号送入下游设备。

反馈控制是仪表放大器的一个重要部分，它负责稳定放大器的工作状态并调节放大倍数。

反馈控制通常包括一个反馈网络和一个反馈电路，用于检测放大器输出信号并将反馈信号送入放大器电路，以调节放大倍数并保持稳定的工作状态。

仪表放大器的工作原理可以总结为：输入信号经过输入端进入放大器电路，经过放大器电路放大和处理后，送入输出端输出。

同时，反馈控制负责调节放大倍数并保持稳定的工作状态。

这样，仪表放大器就可以将仪表或传感器的输出信号放大并进行处理，以便更容易地读取和分析。

总的来说，仪表放大器的工作原理涉及到放大器电路、信号处理和反馈控制等方面的知识。

通过合理设计和调节，仪表放大器可以有效地放大和处理各种类型的输入信号，为各种工业和科学应用提供可靠的信号放大和处理功能。

仪表放大器与运算放大器的区别是什么？文章来源：EDN博客作者：zhangjinlei2005 访问次数：513--------------------------------------------------------------------------------该文章讲述了仪表放大器与运算放大器的区别是什么？的电路原理和应用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。

仪表放大器的原理
仪表放大器是一种电子放大器，它的作用是将输入信号放大到一定的程度并输出给仪表进行测量。

仪表放大器的原理基于放大器的工作原理和电路设计。

在仪表放大器的工作中，常见的放大器电路包括晶体管放大器、运算放大器等。

晶体管放大器是一种常用的放大器，它采用晶体管作为放大极，通过控制晶体管的工作状态，将输入信号放大到所需的程度。

运算放大器是一种高增益放大器，具有输入阻抗高、输出阻抗低、增益稳定等特点。

仪表放大器的电路设计是为了满足仪表的精确测量要求。

在设计中，需要考虑放大器的增益、带宽、输出电流、输入和输出阻抗等参数。

其中，增益是仪表放大器最重要的指标之一，它表示输出信号与输入信号之间的比例关系。

带宽是指放大器能够放大的频率范围，一般要根据仪表的测量范围选择合适的带宽。

输出电流是指放大器输出信号的电流大小，需要根据仪表的灵敏度来确定。

输入和输出阻抗是指放大器输入端和输出端的电阻大小，设计时需要考虑与仪表的匹配情况。

仪表放大器的工作原理可以简单描述为：输入信号进入放大器电路，经过放大电路的放大作用，输出信号被放大到一定程度后传输给仪表进行测量。

放大器的输入和输出信号之间存在一定的线性关系，可以通过调节放大器电路的参数来实现欲测量信号的放大和精确测量。

总之，仪表放大器是一种能够将输入信号放大并输出给仪表进
行测量的电子放大器。

它的原理基于放大器的工作原理和电路设计，通过控制放大器的参数来达到放大和精确测量信号的目的。

一种斩波失调稳定仪表放大器的研究与设计[导读] 采用斩波失调稳定技术设计了一种包括辅助运放和主放大器的仪表放大器。

辅助运放采用内置解调器结构，形成低噪声和低失调电压来调节主运放的噪声和失调，使输出极点成为主极点，无需低通滤波器。

仪表放大器的带宽由主运放决定。

本电路采用TSMC 0.35 μm 5 V混合信号工艺设计，利用Cadence公司Spectre进行仿真。

结果表明，电路开环增益达87.3 dB，增益带宽积12 MHz，共模抑制比可达117 dB。

仪表放大器是把关键元件集成在放大器内部，它源于运算放大器，但优于运算放大器。

其低噪声、低失调、高共模抑制比、高输入阻抗等是仪表放大器的重要指标。

目前降低1/f噪声和失调的方法有:微调技术、自动归零技术和斩波技术。

微调技术无法降低放大器的1/f噪声和温度漂移。

自动归零技术是一种采样技术，通过对低频噪声、失调进行采样，然后在运算放大器的输入或输出端，把它们从信号的瞬时值中减去，实现对1/f噪声和失调的降低，因为该技术对宽带白噪声是一种欠采样过程，所以会造成白噪声的混叠[1]。

斩波技术采用调制和解调的方法，把1/f噪声和失调调制到高频端，再经过低通滤波器滤除，而有用信号经过调制后，又解调到基带，这种技术没有白噪声混叠的缺点，但是其斩波频率限制了其带宽。

本文设计的仪表放大器，同时应用了斩波稳定技术[2]和自动归零技术[3]来降低1/f噪声和失调电压的影响，具有高的共模抑制比、低失调电压以及能够动态补偿失调电压的特点。

1 斩波技术的基本原理斩波原理图如图1所示。

斩波技术通过把输入信号和方波信号调制，再经同步解调和低通滤波后得到所需要的信号，它实质上并没有消除失调，而是把失调电压和低频噪声调制到高频，然后通过低通滤波器把高频处的失调电压和噪声滤除掉。

在理想情况下，斩波运放能够完全消除直流失调和低频噪声(主要是1/f噪声)。

斩波调制原理如图1所示，假设Vin、V out分别是输入、输出信号电压，A为放大器的增益，Vch是周期性方波信号，fch2 斩波失调稳定技术斩波过程会产生很多混频产物，包括斩波频率和输入信号的和、差项。

仪表放大器（1）仪表放大器[浏览次数：约3444次]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等特点。

差分放大器和仪表放大器所采用的基础部件（运算放大器）基本相同，它们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。

目录仪表放大器的简介仪表放大器的原理仪表放大器的设计要点仪表放大器的特点及应用仪表放大器的简介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，具有差分输出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出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置。

仪表放大器的原理用分离元件构建仪表放大器(ＩＡ）需要花费很多的时间和精力，而采用集成仪表放大器（ＩＡ）或差分放大器则是一种简便而又可行的替换方案。

为了更好的理解仪表放大器（ＩＡ），了解共模抑制比（ＣＭＲ）的重要性，这里以惠斯通电桥变送器来进行说明，Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝５ｋΩ，激励电压（Ｖｅｘ）为１０Ｖ。

这样，在空载条件下，对“电桥”进行计算可得：Ｖ１＝Ｖｅｘ(Ｒ２／(Ｒ２＋Ｒ１))，Ｖ１＝５ＶＶ２＝Ｖｅｘ（Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４）），Ｖ２＝５Ｖ所以：Ｖ＝Ｖ１－Ｖ２＝５Ｖ－５Ｖ＝０Ｖ变送器输出就是电桥两个输出端的电压差（ΔＶ）。

假定有某个激励加在电桥的４个活动臂上，并使得Ｒ１和Ｒ４的值有所增加，同时Ｒ２和Ｒ３的值有所减少；此时若取：Ｒ１＝Ｒ４＝５００１Ω，Ｒ２＝Ｒ３＝４９９９Ω，Ｖｅｘ＝１０Ｖ，那么可得：Ｖ１＝５．００１ＶＶ２＝４．９９９Ｖ，实际上，人们所关心的信号是：ΔＶ＝Ｖ１－Ｖ２＝２ｍＶ。

因此，通过对共模电压（ＣＭＶ）进行计算可知：即便电桥不平衡，共模电压（ＣＭＶ）仍然等于（Ｖ１＋Ｖ２,／２＝５Ｖ。

一文知道运算放大器和仪表放大器有哪些区别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。

但是，干扰信号可具有多种形式；一个常见来源是来自电源线的50 Hz或60 Hz 干扰，更不用说谐波了。

这种时变误差源通常还会随频率发生明显波动，从而使得在仪表放大器的输出端进行补偿变得极其困难。

由于存在这些变化，因此不仅要在直流下，还要在各种频率下实现共模抑制。

仪表放大器工作原理仪表放大器是一种广泛应用于各种测量和控制系统中的重要电子设备，它能够放大微弱的信号，使得仪表能够准确地显示或处理这些信号。

仪表放大器的工作原理是通过放大输入信号的幅度，同时保持信号的波形不变，从而实现对信号的放大和增强。

本文将详细介绍仪表放大器的工作原理及其相关知识。

首先，仪表放大器的基本工作原理是利用放大器将输入信号放大到适当的幅度，以便于仪表的准确显示或处理。

放大器通常由放大电路和反馈电路组成，通过控制放大电路的增益和反馈电路的稳定性，可以实现对输入信号的放大和处理。

其次，仪表放大器的工作原理还涉及到信号的放大和增强过程。

当输入信号进入放大器后，放大器会根据设定的增益对信号进行放大，同时保持信号的波形不变。

这样一来，即使输入信号非常微弱，放大器也能够将其放大到足够的幅度，以便于后续的显示或处理。

另外，仪表放大器还需要考虑信号的稳定性和精确度。

在放大信号的过程中，放大器需要保持对信号的准确放大，同时尽量减小噪声和失真，以确保输出信号的稳定性和精确度。

这通常需要通过精心设计放大电路和反馈电路来实现。

最后，仪表放大器的工作原理还包括对输入信号的滤波和调节。

有些情况下，输入信号可能会受到干扰或噪声的影响，这时放大器需要对信号进行滤波和调节，以消除干扰和噪声，确保输出信号的准确性和稳定性。

总的来说，仪表放大器的工作原理是通过放大器对输入信号进行放大和增强，同时保持信号的波形不变，以实现对信号的准确显示和处理。

在实际应用中，需要根据具体的需求和要求，精心设计和调节放大器的各个参数，以确保放大器能够正常工作并满足实际的应用需求。

通过本文的介绍，相信读者对仪表放大器的工作原理有了更深入的了解，希望本文能够对您有所帮助。

如果您对仪表放大器还有其他疑问或需要进一步了解，可以继续阅读相关的资料或咨询专业人士，以获取更多的信息和帮助。

仪表放大器原理
仪表放大器是一种电路设备，用于将输入信号放大并输出至仪表显示。

其基本原理是通过放大器电路对输入信号进行放大，以便能够更好地显示在仪表上。

仪表放大器的核心部件是放大器，根据不同的应用需求，可以选择使用不同类型的放大器，如运放放大器、电子管放大器等。

放大器接收输入信号，经过放大后输出到仪表上。

在仪表放大器中，通常还会加入一些辅助电路来实现对输入信号的处理和调节。

比如，可以加入滤波电路来滤除输入信号中的噪音和干扰，提高信号的纯净度；还可以加入增益调节电路，以便根据需求调节放大倍数。

此外，在仪表放大器中，还需要考虑输入和输出的匹配问题，以确保输入信号的准确度和稳定性。

通常会根据输入信号的幅度范围和仪表的灵敏度要求，选择合适的放大倍数和增益值。

最终，经过放大和处理后的信号将输出至仪表上，实现对输入信号的具体量化和显示。

仪表放大器的设计和调试是一个复杂的过程，需要考虑到多个因素如电路的稳定性、信号的准确度和仪表的精度等。

总结来说，仪表放大器通过放大器电路对输入信号进行放大，再经过处理和调节，将信号输出至仪表显示。

其原理主要涉及信号放大、滤波和增益调节等。

通过合理的设计和调试，能够实现对输入信号的准确量化和显示。

仪用放大器的介绍一、仪用放大器的类型根据使用范围和特性，仪用放大器可以分为模拟放大器和数字放大器两种类型。

1.模拟放大器：模拟放大器是将模拟信号放大到所需幅度的一种放大器。

它能够对输入信号进行线性放大，保持输出信号与输入信号的相对变化关系。

模拟放大器通常由运算放大器（OP-AMP）和相关电路组成，具有高增益、宽频带、低失真等特点。

2.数字放大器：数字放大器（Digitally amplifier）是一种利用数字信号处理技术对数字信号进行放大的一种装置。

数字放大器将输入信号进行A/D转换，进而利用数值运算方法对数字信号进行放大，最后再通过D/A转换输出放大后的信号。

数字放大器主要应用于数字音频、视频等领域，具有高效、高精度、低功耗等优势。

二、仪用放大器的工作原理1.输入信号放大：输入信号经过电阻网络或电容池等装置进行初步处理，然后进入放大器。

放大器将输入信号放大到所需幅度，并通过负反馈电路控制放大倍数和增益。

放大器通常由运算放大器、电阻、电容、电感等元件构成。

2.桥式恢复：3.输出阶段：放大后的信号进入输出阶段，经过进一步的处理后输出到负载。

输出阶段通常采用功率放大器等电路，以确保输出信号能够驱动负载。

三、仪用放大器的特点和应用1.高增益：仪用放大器能够将输入信号放大到所需幅度，具有较高的增益系数。

2.宽频带：仪用放大器能够工作在较宽的频率范围内，实现对不同频率信号的放大。

3.低噪声：仪用放大器通常具有较低的噪声水平，能够保持信号的高准确性。

4.低失真：仪用放大器具有较低的失真水平，能够保持信号的高质量。

1.仪器仪表：仪用放大器能够放大各种类型的传感器输出信号，如温度、压力、流量等信号，以便进行准确测量和检测。

2.音频设备：仪用放大器常用于音响设备中，能够将音频信号放大到所需音量，以提供清晰、高质量的音乐和语音播放。

3.控制系统：仪用放大器可用于工业自动化和控制系统中，对传感器信号进行放大和处理，以便实现精确的控制和反馈。