仪表放大器设计和制作

1ZHCA850–December 2018三级运算放大器仪表放大器电路Analog Engineer's Circuit:AmplifiersZHCA850–December 2018三级运算放大器仪表放大器电路设计目标输入V idiff (V i2-V i1)共模电压输出电源V i diff Min V i diff Max V cm V oMin V oMax V cc V ee V ref -0.5V+0.5V±7V–5V+5V+15V–15V0V设计说明此设计使用3个运算放大器构建分立式仪表放大器。

电路将差动信号转换为单端输出信号。

仪表放大器能否以线性模式运行取决于其构建块（即运算放大器）能否以线性模式运行。

当输入和输出信号分别处于器件的输入共模和输出摆幅范围内时，运算放大器以线性模式运行。

这些范围取决于用于为运算放大器供电的电源电压。

设计说明1.使用精密电阻器实现高直流CMRR 性能2.R 10设置电路的增益。

3.向输出级添加隔离电阻器以驱动大电容负载。

4.高电阻值电阻器可能会减小电路的相位裕度并在电路中产生额外的噪声。

5.能否以线性模式运行取决于所使用的分立式运算放大器的输入共模和输出摆幅范围。

线性输出摆幅范围在运算放大器数据表中A OL 测试条件下指定。

2ZHCA850–December 2018三级运算放大器仪表放大器电路设计步骤1.此电路的传递函数：2.选择反馈环路电阻器R 5和R 6：3.选择R 1、R 2、R 3和R 4。

要将Vref 增益设置为1V/V 并避免降低仪表放大器的CMRR ，R 4/R 3和R 2/R 1的比值必须相等。

4.计算R 10以实现所需的增益：(1)5.要检查共模电压范围，请从参考文献[5]中下载并安装程序。

通过为内部放大器具有所选放大器（在本例中为TLV172）所定义的共模范围、输出摆幅和电源电压范围的三级运算放大器INA 添加代码，对安装目录中的INA_Data.txt 文件进行编辑。

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。

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。

传感器与检测技术（信号检测部分）实验指导书检测与控制实验中心编著重庆邮电大学自动化学院检测与控制实验中心2015.3.27实验一、基于三运放的仪表放大器的设计与仿真一．实验目的：1掌握仪表放大器的结构原理：2 熟练应用Proteus仿真平台，设计电路原理图；并生成电路板图；3 掌握基本焊接技术。

二．实训工具：Proteus仿真平台三．三运放构成仪表放大器的原理：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。

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。

这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。

2. 构成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。

必须收藏的仪表放大器设计及经典应用方案汇总
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。

本文为大家介绍仪表放大器的设计及经典应用方案。

差分输入/输出低功耗仪表放大器
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。

基于零漂移仪表放大器的传感器电路优化方案
系统设计师喜欢将模拟链路设计得尽可能短，希望以此来提高信号抗外部噪声的能力。

过长的模拟链要求在后续电路中使用特定的信号处理电路。

使用仪表放大器(IA)连接传感器和ADC，在靠近信号源的地方将小信号放大可以改善一些应用的总信噪比，特别是当传感器不靠近ADC 时。

用于数据采集的超高性能差分输出可编程增益仪表放大器
有一种方法可以构建一个强大的模拟前端，以便在单一信号路径中实现衰减和放大，并且提供差分输出来驱动高性能模数转换器，将一个可编程增益仪表放大器，与一个全差分漏斗(衰减)放大器等级联。

该解决方案简单灵活，具有高速特性，并提供出色的精度和温度稳定性。

仪表放大器电路设计
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。

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。

仪表放大器设计和制作本仪表放大器是由三个OA27P 集成运算放大器组成，OA27P 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电路形式，其中前两个运放组成第一级，二者都接成同相输入形式，因此具有很高的输入电阻。

由于电路的结构对称，它们的漂移和失调都有互相抵消的作用。

后一个运放组成差分放大器，将差分输入转换为单端输出。

经计算，本设计中仪表放大器的电压放大倍数Au=R5/R3(1+2R1/R2)=100，结果将在仿真中验证。

仪表放大器的结构特点：使仪表放大器成为一种高输入电阻，高共模抑制比，具有较低的失调电压，失调电流、噪声及飘移的放大器。

在使用时，在图1 中R4、R5、R6、R7 四个电阻要精密且匹配，否则将给放大倍数带来误差，而且将降低电路的共模抑制比。

一、仪表放大器电路图本设计采用Prote199se 电路仿真软件，绘制电原理图后可自动生成印制线路板图.还可进行电路仿真。

绘制电原理图时特别要注意选择各种元件的封装形式.这也是后序能否成功自动布线的关键之一。

本设计中各元件的封装形式如下：电阻(AXIAL0.3)、电解电容(RB.2/.4)、瓷介电容(RAD0.1)、集成电路(DIP-8)、三端稳压块(TO-220)。

仪表放大器的电路图如图1。

图中R8 是原理图电气检查时附加的，实际制作时不用安装。

二、电原理图绘制与印制板图设计1、进入Prote199se SCH 界面，绘制电原理图；经电气检查(ToolERC)，无误后即可生成网络表(DesignGreat Netlist)。

2、进入Prote199se PCB 界面，绘制印制板图。

先确定外围尺寸：长50mm、宽25mm。

且要求外框接地又不能封闭如图2。

接着载入网络表(DesignLoad Nets)，把所有的元件合理地布到印制板图上。

进行自动布线参数的设置(OptionsRules)。

最基本的有三点：线宽、线距和层数。

仪表放大器实验报告
一. 实验目的:
1.利用模电知识分析该仪表放大器输入输出关系, 熟悉其工作原理, 给出该电路的特点。

2．查找相关资料, 给出该类放大器的应用场合及其应用电路（至少一种应用电路设计）, 要求给出其输入输出关系。

3.利用软件仿真该仪表放大器, 给出其电路放大倍数和频谱特性, 表明fh和fl。

三．二. 实验用具:
四．6个10K电阻, 1个100K电阻, 一个LM324N集成运放, 导线若干根。

实验原理:
图一
五．如图所示。

它主要是由两级放大电路构成的。

其中A1.A2为同相差分方式输入。

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。

六．实验内容和方法
（1）测量电路放大倍数和频谱宽度B以及上下限截止频率fh和fl。

（2）设计电桥电路, 求该电路输出电压范围。

五. 实验数据处理与结果：
仿真结果: ui1=100mv ui2=0mv uo=119mv A=1.19
fh=469.5khz fl=10.523mhz
六．测量结果: A=1.2fh=818khz fl=11.7hz
分析与讨论:
放大器的增益: A=（1+2R1/R2）*(Rf/R1)
特点: a、极高的差模、共模输入阻抗;b、低输出阻抗;c、精确和稳定的增益;d、极高的共模抑制比。

注: LM324N为双电源供电。

目录一、绪言 (7)二、电路设计 (8)设计要求 (8)设计方案 (8)1、电路原理 (8)2、主要器件选择 (9)3、电路仿真 (10)三、电路焊接 (13)四、电路调试 (14)1、仪表放大电路的调试 (14)2、误差分析 (15)五、心得体会 (18)六、参考文献 (19)绪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;设计出仪表放大器电路实现方案;通过分析;为以后进行电子电路实验提供一定的参考..在同组成员张帅威、张智越的共同努力下;大家集思广益;深入探讨了实验过程中可能出现的各种问题;然后分工负责个部分的工作;我和张帅威负责前期的电路设计和器件的采购;后期的焊接由张智越完成;最后的调试由我们三个人共同完成..本报告在做实验以及其他同学提出的富有建设性意见的基础上由我编写;报告中难免会有不足或疏漏之处;还望大家指正为谢第一章电路设计一、设计要求1、电路放大倍数>3000倍2、输入电阻>3000kΩ3、输出电阻＜300Ω二、设计方案1、电路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／RgRf／R3..由公式可见;电路增益的调节可以通过改变Rg 阻值实现..2、主要器件选择1运放OP07OP07芯片是一种低噪声;非斩波稳零的双极性双电源供电运算放大器集成电路..由于OP07具有非常低的输入失调电压对OP07A最大为25μV;所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施..OP07同时具有输入偏置电流低OP07A为±2nA和开环增益高对于OP07A为300V/mV的特点;这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等面..（2）OP07特点：A.超低偏移：150μV最大..B.低输入偏置电流： 1.8nA ..C.低失调电压漂移：0.5μV/℃; 超稳定..D.时间：2μV/month..E.最大高电源电压范围：±3V至±22V..3OP07芯片引脚功能说明：1和8为偏置平衡调零端;2为反向输入端;3为正向输入端4接地;5空脚 6为输出;图2 OP07管脚图7接电源“+”;如图2..3、电路仿真1电路图的绘制根据所查资料用multisim11.0画出如图3所示电路图..图32参数确定A. 所设计的电路满足电路放大倍数>3000倍;如图4图4Av=220.793/0.1*1.414>3000 即满足设计要求1..B.所设计的电路满足输入电阻>3兆欧原理：由二分之一分压法在输入端串联一个3兆欧的电阻;如图5图5由实验结果可知3兆欧的电阻分压为1.995uv;即原先电路输入电阻分的电压比较多;所以满足要求2..C.所设计的电路满足输出电阻<300欧;如图6图63元器件的采购根据上述的仿真结果;所设计的电路满足以上要求;最终确定的元器件见下表项目型号数量备注电阻10千欧 4第二章电路焊接1、电路板布局1元器件的布局原则：元器件之间的间距不能太小;另外使元器件的布局尽量美观..另外;应该考虑实际的走线情况..2走线原则：A.导线最好不要裸漏;以免发生短路..B.导线走线在安全的前提下;应尽量保证美观..C.注意OP07的管脚、电解电容的正负极的问题..2、电路焊接原则：焊接的过程中;在原先布局的基础上;应能够保证焊接牢固;按照所设计的电路图焊接电路板..特别要注意的地方是不用电络铁的时候不要长时间使其通电;否则会降低电络铁的寿命;此外;也要掌握焊接的技巧..最终得到的电路板如图7、图8所示图7 图8第三章电路的调试1、仪表放大电路的调试图9根据调试所得的结果;放大倍数和仿真的结果即理论值之间存在一定的误差;此外输入电阻和输出电阻的测量就现有的仪器来看;还存在无法解决的问题;比如函数发生器不能够提供很微小的信号;再测量很微小的量实验室的仪器的精度不够高..所以导致实际的误差有点大;最后测出的结果只能作为参考..为了解决这一问题;特借用了其他实验室的设备;测得的结果如下：仪用放大器的放大倍数:实际的函数发生器输入信号有0.1mv;用交流毫伏表测得输入信号的有效值为0.038mv;如图9的输出波形基本无失真的情况;由交流毫伏表测得输出信号的有效值为115mv..则放大倍数为3026倍;与理论值3146有较小的偏差;基本满足要求..输入电阻以及输出电阻的测量：采用之前的二分之一分压法;所测得的结果基本与要求一致;输入电阻远大于3000千欧;输出电阻也比300欧小得多..2、误差分析1仪器误差在实验室的仪器年代久远;又没有很好的维护;导致有些仪器的内部产生变化;当我们在不同的时间测量同样的量时;也会有不同的变化;比如实验室里的毫伏表;示波器;函数发生器;实验箱都存在一定的误差;给我们测量带来了很大的干扰;函数发生器输出的最小信号是0.9mv;不满足微小信号的条件;还有毫伏表测量的时候数值不稳定;函数发生器内部也存在很大的内阻;此外;示波器的维护也不够;很多示波器的精确度不够高;并且没有好的参照标准..总之;仪器带给我们调试工作的挑战异常艰巨..2电路误差A、共模抑制一个理想的仪表放大器将放大其反相和同相输入端之间的差分电压;而不受同时加在两个输入端的任何直流电压的影响..因而;出现在两个输入端的任何直流电压将被仪表放大器所抑制..这种直流或共模成分存在于许多应用之中..事实上;消除这种共模成分正是仪表放大器在实际应用中的主要作用..B、交流和直流共模抑制直流共模抑制欠佳会在输出端造成直流失调..如果说这个误差还可通过校准解决;那么交流信号共模抑制不良则是个非常棘手的问题..例如;如果输入电路被交流电中50Hz或60Hz信号所干扰;那么会在输出端出现交流失调电压..这种电压的存在将导致系统分辨率下降..只有在最高信号频率远低于50Hz或60Hz的应用中;才可通过滤波解决此问题..C、噪声失调电压和偏置电流最终会在输出端导致失调误差;而噪声源则会降低电路的分辨率..多数放大器中都存在两种噪声源;即电压噪声和电流噪声..正如失调电压和偏置电流一样;这些噪声源对分辨率的影响程度也因应用而异..D、增益误差集成仪表放大器的增益误差由两部分组成;即内部增益误差以及因外部增益设置电阻的公差导致的误差..尽管使用高精度外部增益电阻可防止总增益精度下降;但将成本浪费在精度远远高于仪表放大器精度的外部电阻上并无多大意义..同时;使用标准值电阻时;一般很难精确获得所需增益..第四章心得体会通过全组人的努力;我们从最初的茫然到现在的略知一二;这其中离不开小组成员的不离不弃;仿真、采购、焊接、调试、焊接、调试……;由于一系列因素的干扰;使得我们的进程异常的缓慢;个中原因包括我们的失误、焊接的不仔细、实验室器材的老化……;最终还是在我们的坚持和老师的帮助下;我们的设计结果也只是差强人意..在做本次的课程设计中;我们也试着总结了以下几点：1注意关键元器件的选取;比如对于我们的电路;要注意使运放A1;A2的特性尽可能一致；选用电阻时;应该使用低温度系数的电阻;以获得尽可能低的漂移；对R3;R4;R5和R6的选择应尽可能匹配..2要注意在电路中增加各种抗干扰措施;比如在电源的引入端增加电源退耦电容;在信号输入端增加RC低通滤波或在运放A1;A2的反馈回路增加高频消噪电容..3在焊接之前;我们应该确定好整个电路板的布局以及走线;不要等焊到半途再来考虑..4我们应该高度注意运放的管脚问题、门限电压的大小、电解电容的正负方向的问题..总之;本次实验的收获还是挺多的;我们学会了怎样正确的去调试电路;怎样去分析问题;怎样的去解决忽然而至的问题;我相信这将是以后我实践的一笔巨大的财富..第五章参考文献1、《仪表放大器电路设计》崔利平2、百度百科OP07的中文资料3、《电子线路设计·实验·测试第三版》谢自美4、《仪表放大器应用中的误差与误差预算分析》Eamon Nash。

仪表放大器电路设计与比较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。

下面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。

2．仪表放大器电路设计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。

根据现有元器件，文中分别以单运放LM741和OP07，集成四运放LM324和单片集成芯片AD620为核心，设计出四种仪表放大器电路方案。

方案1：由3个通用型运放LM741组成三运放仪表放大器电路形式，辅以相关的电阻外围电路，加上A1，A2同相输入端的桥式信号输入电路，如图2所示。