仪表放大器的设计

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TI运算放大器仪表放大器电路设计说明书

ZHCA850–December 2018

三级运算放大器仪表放大器电路Analog Engineer's Circuit:Amplifiers

ZHCA850–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

–15V

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

仪表放大器的设计与制作

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：

Protel99se

CircuitCAM

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)

仪用放大器设计

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。

采用校正相位的仪表放大器设计

Ｋ时，差消除效果最佳。误差项是复频率响应的：误函数，计算公式如下：
图２在有源反馈电路中增加Ａ能提高Ａ的有效带，
宽。运放必须匹配，此在此电路中应使用双运放结构因
的放大器。
巾国集成电路
ＣｈｉｎａｎｔｇｒｅｄｉｃｕｉＩｅａｔＣｒｔ
迟，能克服双运放电路的缺点。利用匹配的双通就道运算放大器，以将低频时的相位误差降至几乎可
为０。这种方法在放大器的反馈环路中增加一个
仃１小％
共模电（Ｃ）ＶＭ
仪表放火器
Ｒ２＝５ｋ５
仪表放火器
Ｒｔ４５＝ｋｇ８ＵＶ
电新电路
Ｒ＝９０ｌ８Ｏ
电ＩＵ路
ｌ９９９｛一９０
０．０ｌ０ＶＡＣ
ｌ２“ Ｖ２
等值但反向的相移。由于电路的有效性取决于放大
器的匹配程度，因此必须使用双通道或四通道运算放大器。
Ｖ№的输入电压。这种相位差导致Ａ的输出与Ｖ№ 。．。

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。

仪表放大器及应用

１概述

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(范文先生网收集整理)（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。标准运算放大器是单端器件，其传输函数主要由反馈网络决定；而差分放大器和仪表放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号，因而具有很高的共模抑制比（ＣＭＲ）。它们通常不需要外部反馈网络。

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，这里以图１所示的惠斯通电桥变送器来进行说明，图１中，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＝５Ｖ

Ｖ２＝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＝５．００１Ｖ? Ｖ２＝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。理想情况下，此电路的输出是：Ｖｏ＝ΔＶ· Ｇａｉｎ。

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。

三运放仪表放大器工作原理

一、三运放仪表放大器简介

三运放仪表放大器是一种常用于电子测量与控制系统中的重要电路组件。它能够提供高精度和稳定性的放大器功能，常用于信号调理、传感器接口、自动控制等领域。本文将详细探讨三运放仪表放大器的工作原理。

二、三运放仪表放大器的基本结构

三运放仪表放大器的基本结构由三个运算放大器、一个稳流源和几个电阻组成。其中，稳流源提供稳定的直流偏置电流，电阻用于设置放大倍数和偏置电流。运算放大器则起到信号放大、滤波和输出的作用。

2.1 运算放大器的作用

运算放大器是三运放仪表放大器中最关键的元件。它能够将输入信号放大，并根据反馈电路的设计提供所需的增益和频率响应。

2.2 稳流源的作用

稳流源是三运放仪表放大器中的一种特殊电路。它能够提供预定的电流，用于保持运算放大器工作在合适的工作状态，同时还能提高系统的稳定性。

2.3 电阻的作用

电阻在三运放仪表放大器中起到两个主要作用：设置放大倍数和偏置电流。通过选择适当的电阻值，可以实现所需的放大倍数，并通过电阻网络将输入信号与运算放大器连接。

三、三运放仪表放大器的工作原理

三运放仪表放大器通过运算放大器、稳流源和电阻的合理组合，实现对输入信号的放大和调理。下面将详细讨论其工作原理。

3.1 输入信号放大

当输入信号进入三运放仪表放大器时，首先经过电阻网络，将信号与运算放大器连接。运算放大器将输入信号放大并输出，放大倍数由电阻网络的设计决定。

3.2 滤波

在运算放大器输出信号的同时，反馈电阻网络将一部分输出信号反馈到运算放大器的负输入端。通过合理设计反馈电阻的值，可以实现对输出信号频率特性的调整，从而实现滤波的效果。

三运放仪表放大器工作原理

仪表放大器是一种专业的放大器，用于精确放大小信号。其中，三运放仪表放大器是一种基于三个运算放大器构成的电路，具有高精度、低失调和低噪声等特点，被广泛应用于各种仪器设备中。

三运放仪表放大器通常由三个运算放大器、电阻、电容和其他的被动元件组成。这三个运放器分别用于放大输入信号、消除偏置电流，并产生输出信号。其中，第一个运放器被称为电压跟随器，它将输入的信号精确复制到输出端，同时消除偏置电流和电压。第二个运放器被称为差分放大器，它将两个输入信号进行差分，并将不同的信号转换为电压信号。第三个运放器被称为输出放大器，它放大差分放大器的输出信号，并提供一些其他的功能。

整个三运放仪表放大器的电路设计强调了精确性和稳定性。这样设计可以降低噪声、消除偏置电流和提高输入电阻。值得注意的是，三运放仪表放大器与普通的运算放大器的区别在于放大器的补偿和校准。运算放大器的补偿和校准通常是由外部电阻和电容实现的，而三运放电器表放大器的补偿和校准则是通过内部对称和调整元件实现的。

需要指出的是，三运放仪表放大器的特点还有很多。例如，它通常具有高输入电阻和低温漂，能够适用于多种不同的应用场景。此外，三

运放仪表放大器还具有广泛的应用前景。它被广泛应用于工业测量、医疗设备、通讯系统等领域，并且还被作为研究和开发新技术的重要工具。

总体来说，三运放仪表放大器是一种高精度、低噪声的放大器。它的工作原理是基于三个运算放大器进行放大，并充分考虑了精度和稳定性。由于其优良的性能和广泛的应用领域，三运放仪表放大器在现代工业和科研中有广泛的使用前景。

传感器电路中的放大器设计技巧

在现代科技发展的推动下，传感器的应用越来越广泛。无论是工业自动化，物

联网还是医疗诊断，传感器都扮演着至关重要的角色。而在传感器电路的设计中，放大器是必不可少的组成部分。放大器的设计直接影响到电路的性能和准确性。本文将介绍一些传感器电路中的放大器设计技巧，帮助读者更好地理解和应用放大器。

1. 选择合适的放大器类型和工作模式

在开始放大器设计之前，我们需要根据传感器信号的特性选择合适的放大器类型。常用的放大器类型包括运算放大器、差分放大器、仪表放大器等。不同类型的放大器适用于不同的应用场景和信号类型。同时，还需要选择合适的工作模式，如单端输入、差分输入等。选择正确的放大器类型和工作模式可以提高整个电路的性能和稳定性。

2. 了解传感器信号的特性

在设计放大器之前，我们需要详细了解传感器信号的特性。传感器信号可能存

在的特点包括幅值范围、频率范围、噪声级别等。这些特性将直接影响到放大器的增益和频率响应等参数的选择。只有充分了解传感器信号的特性，才能在放大器设计过程中做出更合理的决策。

3. 电源噪声的抑制

在传感器电路中，电源噪声是一个常见的问题。电源噪声可能会通过电源线传

播到放大器中，干扰和影响放大器的性能。为了抑制电源噪声，可以采取以下措施：

- 使用稳定且低噪声的电源供电。可以考虑使用线性稳压器或者滤波器来减少

电源噪声。

- 采用地线隔离和分开布线的方式，使得电源线和信号线分开布置，减少电源

噪声干扰。

4. 信号线的布线和防护

在传感器电路中，信号线的布局和防护也是非常重要的。正确的信号线布线和

仪表放大器电路分析

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。

仪表放大器原理

仪表放大器是一种常见的电子仪器，用于放大微弱的信号以便于测量和显示。

它在仪器仪表、自动控制系统、通信系统等领域有着广泛的应用。仪表放大器的原理是通过放大输入信号，使其能够被后续的电路处理和显示。本文将介绍仪表放大器的工作原理及其应用。

仪表放大器的工作原理主要是利用放大器的放大功能，将微弱的输入信号放大

到合适的范围内，以便于后续的处理和显示。在仪表放大器中，放大器通常采用运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）作为核心元件。运算放大器具有

高输入阻抗、低输出阻抗、大增益等特点，可以很好地满足仪表放大器的放大要求。

仪表放大器通常由输入端、放大电路和输出端组成。输入端接收待放大的信号，放大电路利用运算放大器将输入信号放大，输出端将放大后的信号输出到后续的电路或显示器上。在实际应用中，仪表放大器通常还包括滤波电路、校准电路等辅助电路，以提高放大器的性能和稳定性。

仪表放大器的应用范围非常广泛。在仪器仪表中，仪表放大器常用于模拟量的

放大和处理，如电压、电流、温度等信号的放大和显示。在自动控制系统中，仪表放大器常用于信号采集和处理，如传感器信号的放大和调理。在通信系统中，仪表放大器常用于信号的放大和补偿，以保证信号的传输质量。

仪表放大器的设计和应用需要考虑多方面的因素。首先是放大器的性能指标，

如增益、带宽、失调电压等，需要根据实际需求进行选择和优化。其次是电路的稳定性和可靠性，需要考虑电路的抗干扰能力和工作环境的影响。最后是电路的成本和功耗，需要在满足性能要求的前提下尽量降低成本和功耗。

仪表放大器典型结构输出公式推导

仪表放大器（Instrumentation Amplifier）是一种特殊的差分放大器，常用于放大微弱信号，同时具备高输入阻抗、高共模抑制比和高增益等特点。它的典型结构由两个差动放大器和一个缓冲放大器组成，可以通过推导输出公式来深入理解其工作原理。

我们来看一下仪表放大器的典型结构。如图所示，仪表放大器由两个差动放大器（A1和A2）和一个缓冲放大器（A3）组成。

差动放大器A1和A2的作用是增益输入信号，并且具备高共模抑制比。它们的输出分别为V1和V2，差模增益为G1。通过差动对输入信号进行放大，可以减小共模干扰的影响。

缓冲放大器A3的作用是将差动放大器的输出信号进行缓冲，以提供给后续的测量或控制电路使用。它的增益为G2，输出信号为Vo。

接下来，我们通过推导来得到仪表放大器的输出公式。

我们假设差动放大器A1和A2的增益为G1，差模输入电压为Vd，共模输入电压为Vc。根据差模和共模输入的关系，我们有：

Vd = (V2 - V1) / 2

Vc = (V1 + V2) / 2

差动放大器的增益G1为：

G1 = Vd / Vc

其中，Vd和Vc可以分别表示为：

Vd = (V2 - V1) / 2

Vc = (V1 + V2) / 2

将上述表达式代入差动放大器的增益公式，我们可以得到：

G1 = (V2 - V1) / (V1 + V2)

接下来，我们考虑缓冲放大器A3的增益为G2，输入信号为差动放大器的输出信号Vd。根据缓冲放大器的增益公式，我们有：

Vo = G2 * Vd

仪表放大电路设计

一、实验目的

1．进一步了解运算放大电路的应用。

2．掌握仪表放大电路的调试及测量方法。

二、实验电路原理

在自动控制和非电量系统中，常用各种传感器将非电量（温度、应变、压力等）的变化变换为电压信号，而后输入系统。但这种电信号的变化非常小（一般只有几毫伏到几十毫伏），所以要将电信号加以放大，有的甚至放大上千倍或上万倍，因此都采用这种仪表放大电路（如图1所示）。电路有两级放大级，第一级由A1、A2组成，他们都是同相输入，输入电阻高，并且由于电路结构对称，可抑制零点漂移；第二级由A3组成差动放大电路，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。

如果R2=R3、R4=R5、R6=R7

改变R1的电阻阻值，即可调节放大倍数。

图1 仪表放大电路

三、实验设备

1.±12V 直流电源 4.直流电压表

2.函数信号发生器 5.μA741x3、二极管、电阻器等

3.双踪示波器（另配）

四、实验内容及步骤

1．检查芯片

对照如图2所示检查芯片，先搭接成反相放大电路。V I=0.1V、R1=10kΩ、R f=100kΩ、R2=10kΩ，测量V O的幅值。

2．μA741芯片检查无误后，按仪表放大电路图11-1搭接电路，令f=1kHz，V I1= V I2=0V，用数字万用表测量V O1=V O2=V O。

3．单端输入，v I1=5mV，f=1kHz的输入信号，测量输出电压v O的值。

4．双端输入，v I1=5mV，f=1kHz的输入信号，测量输出电压v O的值。

五、报告要求

1．计算仪表放大电路的A V的值与理论值比较。

AD620放大器 AD623放大器仪表放大器差分放大器微弱信号放大原理图和PCB设计

AD620放大器AD623放大器仪表放大器差分放大器微弱信号放大原理图和PCB设计

基本原理

仪表放大器是差分放大器的一种改良，具有输入缓冲器，不需要输入阻抗匹配，使放大器适用于测量以及电子仪器上。特性包括非常低直流偏移、低漂移、低噪声、非常高的开环增益、非常大的共模抑制比、高输入阻抗。仪表放大器用于需要精确性和稳定性非常高的电路。

芯片选型

今天要介绍的是AD620和AD623芯片，一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至10000（ad623为1000）倍。在管脚上两个芯片是互用的，只是增益的运算公式不一样。AD620的增益G=49.4kΩ/R G+1，AD623的增益G=100k Ω/R G+1。增益带宽积参数上也是差不多，都在1M以内，基本是用于低频的信号。如需较高增益带宽的仪表放大器可以使用AD8421，但是注意芯片管脚不是兼容的。

原理图&3D-PCB

AD620的供电范围是大于AD623的，为了兼容AD623芯片我们设计采用了正负5V的供电。由单电源降压后再转换为负电源。

具体讲解

1、单端模式下，P1跳线端子插上跳线帽，R3的阻值选用0欧，IN-直接接地，信号从IN+输入，一般单端输入可以使用SMA座子或者IN+和GND输入信号。

2、单端模式下，R6为IN+的偏置调节电位器，也是单端使用时候的调零电阻。R7,R8选取10K是为了限制偏置的过度调节。

3、差分输入模式下，需要去掉电位器和P1的跳线帽。输入端的电阻R3,R5和C1，C3，C5构成的是一个低通滤波器，模块实际没有焊接电容，用户可以根据自己需求焊接。

仪表放大器设计指南第三版02

Chapter-2: INSIDE AN INSTRUMENTATION AMPLIFIER

第二章：仪表放大器仪表放大器内部内部

1. A Simple Op Amp Subtractor Provides an In-Amp Function

简单运算放大器简单运算放大器型型减法器减法器实现仪表放大器功能实现仪表放大器功能

The simplest (but still very useful) method of implementing a differential gain block is shown in Figure 2-1.

差模增益模块最简单的实现方法如图 2-1。

If R1 = R3 and R2 = R4, then

如果 R1=R3，R2=R4，那么 1

212)(R R V V V IN IN OUT −= Although this circuit provides an in-amp function, amplifying differential signals while rejecting those that are common mode, it also has some limitations.

虽然该电路可以实现仪表放大器的功能，放大差模信号而抑制共模信号，但仍有其局限性。 First, the impedances of the inverting and non-inverting inputs are relatively low and unequal. In this example, the input impedance to VIN1 equals 100 kΩ, while the impedance of VIN2 is twice that, at 200 kΩ. Therefore, when voltage is applied to one input while grounding the other, different currents will flow depending on which input receives the applied voltage. (This unbalance in the sources’ resistances will degrade the circuit’s CMRR.).

仪表放大器的设计

TI运算放大器仪表放大器电路设计说明书

仪表放大器的设计与制作

仪用放大器设计

采用校正相位的仪表放大器设计

仪表放大器的原理

仪表放大器及应用

仪表放大器 原理

三运放仪表放大器工作原理

三运放仪表放大器工作原理

传感器电路中的放大器设计技巧

仪表放大器电路分析

仪表放大器原理

仪表放大器典型结构输出公式推导

仪表放大电路设计

AD620放大器 AD623放大器 仪表放大器 差分放大器 微弱信号放大 原理图和PCB设计

仪表放大器设计指南第三版02

仪表放大器原理

AD620放大器 AD623放大器仪表放大器差分放大器微弱信号放大原理图和PCB设计