發布日期：2022-05-30 點擊率：28
儀表放大器是一個特殊的差動放大器，具有超高輸入阻抗，極其良好的CMRR，低輸入偏移，低輸出阻抗，能放大那些在共模電壓下的信號。儀表放大器是一種具有差分輸入和相對參考端單端輸出的閉環增益組件，具有差分輸入和相對參考端的單端輸出。與運算放大器不同之處是運算放大器的閉環增益是由反相輸入端與輸出端之間連接的外部電阻決定，而儀表放大器則使用與輸入端隔離的內部反饋電阻網絡。儀表放大器的 2 個差分輸入端施加輸入信號，其增益即可由內部預置，也可由用戶通過引腳內部設置或者通過與輸入信號隔離的外部增益電阻預置。
一、儀表放大器特點
1、高共模抑制比
共模抑制比（CMRR）則是差模增益（Ad）與共模增益（Ac）之比，即：CMRR=20lg|Ad/Ac|dB;儀表放大器具有很高的共模抑制比，CMRR典型值為70～100dB以上。
2、高輸入阻抗
要求儀表放大器必須具有極高的輸入阻抗，儀表放大器的同相和反相輸入端的阻抗都很高而且相互十分平衡，其典型值為109～1012Ω。
3、低噪聲
由于儀表放大器必須能夠處理非常低的輸入電壓，因此儀表放大器不能把自身的噪聲加到信號上，在1kHz條件下，折合到輸入端的輸入噪聲要求小于10nV/Hz.
4、低線性誤差
輸入失調和比例系數誤差能通過外部的調整來修正，但是線性誤差是器件固有缺陷，它不能由外部調整來消除。一個高質量的儀表放大器典型的線性誤差為0.01%，有的甚至低于0.0001%.
5、低失調電壓和失調電壓漂移
儀表放大器的失調漂移也由輸入和輸出兩部分組成，輸入和輸出失調電壓典型值分別為100μV和2mV。
二、儀表放大器的作用
目前儀表放大器在多方面已經得到運用，典型應用如下：
1、高邊監視器
簡單的高邊監視器通常需要一個精密運算放大器和一些精密電阻，常見的高邊測量都采用經典的差分放大器（用作增益放大和高邊到地的電平轉換）。雖然很多應用中也會使用分離電路，但其輸入阻抗較低，而且電阻之間有較大差異。電阻的匹配必須非常才能獲得可接受的共模抑制比，任一個電阻值存在0.01％的偏差都將使cmrR降低到86ｄＢ；如果偏差為0.1％，將使cmrＲ降低到66ｄＢ；而1％的偏差將使cmrＲ降低到46ｄＢ。選擇儀表放大器結構時，有一個需要特別關注的參數，即在放大器任何輸出擺幅下，輸入共模電壓的范圍均應包括高邊電壓加上一個安全裕量。
2、電平轉換器
此電路的工作原理可以這樣來理解，將max4198看作一個三輸入求和放大器（如圖7所示），其電壓傳輸函數為Ｖｏｕｔ＝Ｖｂ－Ｖａ＋Ｖｓｈｉｆｔ，此式表明，輸出由差分信號與REF輸入電壓的代數和所決定，VREF可為任意值，它不會使max4198的放大器輸出飽和，max4194也適合作一個精密放大器，它可以很方便地配置成如下固定增益：－1、2或 ±1。
3、 應力測量
三運放拓撲的真正優勢是其能夠進行真正的差分測量（很高的cmr），同時又有非常高的輸入阻抗，這些特點使其得到了廣泛應用，特別是在信號源阻抗非常高的場合。為使信號源對地的漏電流達到小，本例采用了一些防護技術，信號源電纜采用屏蔽電纜，并將其屏蔽隔離層接到（Ｖｃｍ＋ΔＶ／２）。圖８給出了一個包括惠斯通電橋傳感器的放大電路，對該電路的電橋阻抗可適當減小，并不會降低儀表放大器的cmr值。
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