共模抑制和仪表放大器
仪表放大器输入RFI保护
G1
G2
B See for manufactures of x2y capacitors
图4：X2Y®电容静电模型
G1和G2引脚在器件内部相连。X2Y电容的内部板结构形成一种集成电路，具有一些有趣 的特性。从静电角度来看，三个电节点构成两个电容，这两个电容共享G1和G2引脚。制 造工艺会自动严格匹配这两个电容。此外，X2Y结构包含有效的自动变压器/共模扼流圈。 因此，当共模滤波器使用这类器件时，与类似RC滤波器相比，高于滤波器转折频率的共 模信号衰减幅度更大。因此，通常无需电容C3，进而节省了成本和电路板空间。 图5A所示为传统的RC共模滤波器，而图5B所示为采用X2Y器件的共模滤波器电路。图6比 较了这两种滤波器的RF衰减性能。
C1·C2 C1 + C2 + C3
图1：代码跃迁噪声(折合到输入端噪声)及其对ADC传递函数的影响
假设C3 >> C1，由此得到CM滤波器带宽为1/2πR1⋅C1，而DM滤波器带宽则大约为1/4πR1⋅C3。 总体DM滤波器带宽应至少为输入信号带宽的100倍。滤波器元件应对称安装在具有较大面 积接地层的电路板上，并且应该靠近仪表放大器的输入端，以便获得最佳性能。 图2显示了一系列适合各种不同仪表放大器的此类滤波器。RC元件应根据不同仪表放大器 进行定制，具体如表中所示。选择这些滤波器元件是为了实现低EMI/RFI灵敏度和低噪声 增长的合理平衡(与无滤波器的相应仪表放大器相比)。 要测试配置的EMI/RFI灵敏度，可以向输入电阻施加1 V p-p CM信号，如上所述。当 AD620等常用仪表放大器在增益为1000下工作时，20 MHz范围内观测到的最大RTI输入失 调电压漂移为1.5 V。在AD620滤波器示例中，差分带宽约为400 Hz。
仪表放大器工作原理
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。
仪表放大器电路原理
仪表放大器是一种特殊的放大器电路，用于测量和放大微弱信号。
它的原理是通过放大输入信号并降低噪声，以便更准确地测量和显示信号。
仪表放大器电路通常由以下几个主要部分组成：
1. 输入级：输入级负责接收和放大输入信号。
它通常由一个差分放大器组成，可以抵消共模噪声并提高信号的共模抑制比。
2. 增益控制：增益控制电路用于调节放大器的增益。
它可以通过改变电阻或电容值来实现。
3. 输出级：输出级负责放大信号并驱动负载。
它通常由一个功率放大器组成，可以提供足够的功率以驱动外部设备。
4. 反馈回路：反馈回路用于控制放大器的增益和稳定性。
它通过将一部分输出信号反馈到输入级来实现。
仪表放大器电路的工作原理是将输入信号放大到适当的范围，并通过反馈回路来保持放大器的稳定性和线性度。
它还可以通过滤波和抑制噪声来提高信号质量。
仪表放大器通常
用于测量仪器、传感器和实验室设备中，以提供准确和可靠的信号放大功能。
仪表放大器的正确使用方法
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。
智能化传感器中应用仪表放大器时应注意的问题知识分享
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。
降低仪表放大器电路中的射频干扰整流误差
AN-671应用笔记One Technology Way • P.O. Box 9106 • Norwood, MA 02062-9106 • Tel: 781/329-4700 • Fax: 781/326-8703 • 降低仪表放大器电路中的射频干扰整流误差作者：Charles Kitchin 、Lew Counts 和Moshe Gerstenhaber图1 用于防止射频干扰整流误差的低通滤波器电路简介在实际应用中，必须处理日益增多的射频干扰(RFI)，对于信号传输线路较长且信号强度较低的情况尤其如此，而仪表放大器的典型应用就是这种情况，因为其内在的共模抑制能力，它能从较强共模噪声和干扰中提取较弱的差分信号。
但有个潜在问题却往往被忽视，即仪表放大器中存在的射频整流问题。
当存在强射频干扰时，集成电路可能对干扰进行整流，然后以直流输出失调误差表现出来。
仪表放大器输入端的共模信号通常被其共模抑制的性能衰减了。
但遗憾的是，射频整流仍然会发生，因为即使最好的仪表放大器在信号频率高于20 kHz 时，实际上也不能抑制共模噪声。
放大器的输入级可能对强射频信号进行整流，然后以直流失调误差表现出来。
一旦经过整流后，在仪表放大器输出端的低通滤波器将无法消除这种误差。
如果射频干扰为间歇性，那么它会导致无法被觉察到的测量误差。
设计实用的射频干扰滤波器解决这一问题的最实用方案是在仪表放大器之前 使用一个差分低通滤波器，以对射频信号进行衰减。
该滤波器有三个作用：尽可能多地消除输入线路中的射频能量；使每条线路与接地(共用)之间的交流信号保持平衡；并在整个测量带宽内维持足够高的输入阻抗，以避免增加信号源的负载。
图1是多种差分射频干扰滤波器的基本框图。
图中所示元件值均针对AD8221选择，AD8221的–3dB 典型带宽值为1 MHz ，典型电压噪声电平为7 nV 。
除抑制射频干扰之外，该滤波器同时具有输入过载保护功能。
因为电阻R1a 和R1b 有助于隔离仪表放大器输入电路与外部信号源。
仪表放大器优势_仪表放大器典型应用及实例
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。
仪表放大器实验报告
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。
仪表放大器 原理
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。
ti仪表放大器单电源供电时的参考电压
ti仪表放大器单电源供电时的参考电压一、仪表放大器简介仪表放大器是一种常用的信号放大器，主要用于测量和控制系统。
它具有高精度、低噪声、低失真和高共模抑制比等特点，广泛应用于各种领域，如医疗设备、工业控制和通信系统等。
二、TI仪表放大器Texas Instruments（TI）是一家全球知名的半导体公司，其生产的仪表放大器在市场上具有较高的声誉。
TI的仪表放大器具有低噪声、低失真、高精度和高共模抑制比等特点，同时还具有较宽的带宽和低功耗性能。
三、单电源供电系统单电源供电系统是指电路中使用一个电源供电，相对于双电源供电系统更为简单和成本更低。
在单电源供电系统中，仪表放大器的输入和输出信号都会受到电源电压的限制，因此需要合理设置参考电压以确保放大器的正常工作和性能。
四、参考电压的作用参考电压是仪表放大器中一个重要的参数，它用于设定放大器的输入和输出信号的基准点。
参考电压的大小直接影响到放大器的增益和输出信号的范围。
在单电源供电系统中，合理设置参考电压可以保证放大器在有限的电源电压下获得最佳的性能。
五、TI仪表放大器单电源供电时的参考电压设置在TI的仪表放大器中，单电源供电时的参考电压通常设置为电源电压的一半左右。
例如，如果使用+5V的单电源供电，参考电压可以设置为+2.5V左右。
这样可以保证放大器的正常工作和获得最佳的性能。
同时，在设置参考电压时，还需要考虑其他因素，如放大器的输入信号范围、输出信号的范围和精度等。
六、参考电压的稳定性参考电压的稳定性对于放大器的性能至关重要。
不稳定或不准确的参考电压会导致放大器的增益和输出信号的精度受到影响，进而影响整个系统的性能。
因此，在选择和使用仪表放大器时，需要关注其参考电压的稳定性。
TI的仪表放大器在出厂前都经过了严格的测试和筛选，以确保其具有较高的稳定性和可靠性。
七、参考电压的精度参考电压的精度也是影响放大器性能的重要因素之一。
高精度的参考电压可以保证放大器的输出信号具有较高的线性度和较低的失真度。
仪表放大器典型结构输出公式推导
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) / 2Vc = (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) / 2Vc = (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将Vd的表达式代入，我们可以得到：Vo = G2 * (V2 - V1) / (V1 + V2)仪表放大器的输出公式为：Vo = G1 * G2 * (V2 - V1) / (V1 + V2)通过推导输出公式，我们可以看到仪表放大器的输出信号与差动输入信号的差值成正比，同时与差动输入信号的和值成反比。
这样设计可以使得仪表放大器具备高共模抑制比，能够有效地消除共模干扰的影响。
仪表运放 rfi 滤波-概述说明以及解释
仪表运放rfi 滤波-概述说明以及解释1.引言1.1 概述仪表运放（Instrumentation Amplifier）是一种高增益、高输入阻抗、差分放大器，常用于测量仪器和传感器等领域。
在实际应用中，仪表运放往往会受到射频干扰（RFI）的影响，导致输出信号的失真和不稳定性。
为了解决这一问题，RFI滤波器被引入到仪表运放中，用于抑制射频干扰信号，保证输出信号的准确性和稳定性。
本文将重点介绍仪表运放和RFI滤波器的原理，探讨在仪表运放中应用RFI滤波的方法和效果。
通过深入了解仪表运放和RFI滤波器的结合应用，可以提高仪器仪表系统的性能和可靠性，满足不同领域对精密测量的需求。
1.2 文章结构:本文主要分为三个部分，分别为引言、正文和结论。
在引言部分中，将对仪表运放和RFI滤波进行简要的介绍和概述，阐明文章的研究背景和意义，明确文章的目的和结构安排。
正文部分将详细探讨仪表运放的作用、RFI滤波器的原理以及仪表运放中的RFI滤波应用。
通过对仪表运放和RFI滤波的深入分析，展示它们在电子设备中的重要性和应用价值。
结论部分将对全文进行总结，提出应用建议和展望未来的研究方向。
通过对文章所涉内容的综合分析和概括，进一步突出仪表运放和RFI滤波在电子领域的重要性，为读者提供参考和启示。
1.3 目的本文旨在探讨仪表运放中的RFI滤波器的重要性和应用。
通过深入分析仪表运放的作用以及RFI滤波器的原理，我们将探讨如何在仪表运放中合理应用RFI滤波器来提高电路的稳定性和抗干扰能力。
同时，我们也将讨论RFI滤波器在电子设备中的其他潜在应用，以期为读者提供更深入的了解和应用建议。
通过本文的研究，我们希望读者能够更好地理解和运用RFI滤波器，提高电路的性能和可靠性。
2.正文2.1 仪表运放的作用仪表运放（Instrumentation Amplifier，简称INA）是一种特殊的运算放大器，它主要用于信号测量和传感器信号处理。
三运放仪表放大器的放大倍数分析
三运放仪表放大器的放大倍数分析（仪表放大器）是一种非常特殊的精密差分电压（放大器），它的主要特点是采用差分输入、具有很高的输入阻抗和共模抑制比，能够有效放大在共模电压干扰下的（信号）。
本文简单分析一下三运放仪表放大器的放大倍数。
一、放大倍数理论分析三运放仪表放大器的电路结构如下图所示，可以将整个电路分为两级：第一级为两个同相比例运算电路，第二级为差分运算电路。
1、第一级电路分析根据运放的虚短可以得到：同时根据虚断可以得到流经（电阻）R1、R2、R3的（电流）近似相等，记为I。
易知此时可以得到因此，第一级电路的电压放大倍数值得注意的是，该放大倍数为差（模电）压放大倍数。
当输入信号为共模信号时，因此，流经电阻R3的电流此时两个运放相当于两个电压跟随器，因此其共模增益为1。
根据上述分析可以得到：（1）输入端的两个同相比例运算电路可以提高整个电路的输入阻抗；（2）差模增益可调，共模增益始终为1，提高差模增益可以提高共模抑制比。
2、第二级电路分析假设R4=R5、R6=R7，此时根据差分放大电路的放大倍数计算公式可以得到第二级电路的差模放大倍数因此该仪表放大器的差模放大倍数二、（仿真）分析令电阻R1=20kΩ，R2=R3=R4=R5=R6=R7=10 kΩ，在电路的两端输入频率为10Hz，直流分量为1V，峰峰值为200mV，相位相差180°的两路正弦信号。
根据上述理论分析可得，第一级电路的差模放大倍数为2，共模放大倍数为1；整个电路的放大倍数为2。
1、观察第一级电路的输入与输出波形，即（V2-V1）与（Vo2-Vo1）的波形，可以看出，第一级电路的放大倍数近似为2，符合上述理论计算。
2、观察第一级电路的单端输入输出波形，即V1与Vo1的波形，可以看出，输入共模信号为1V，输出共模信号仍为1V，共模增益为1，与理论分析相符。
3、观察整个电路的传递函数，可以看出，整个电路的放大倍数近似为2，符合理论计算，同时根据仿真结果也可以看出，仪表放大器具有很大的输入阻抗，其输出阻抗则很小。
三运放仪表放大器共模抑制比
三运放仪表放大器共模抑制比【知识】深度解析三运放仪表放大器共模抑制比导语：在电子领域中，三运放仪表放大器是一种常用的电路，具有广泛的应用场景。
其中，共模抑制比是评估三运放仪表放大器性能的重要指标之一。
本文将深入探讨三运放仪表放大器共模抑制比的概念、应用和影响因素，帮助读者全面理解这一主题。
一、什么是三运放仪表放大器共模抑制比？1.1 三运放仪表放大器的基本原理三运放仪表放大器是由三个运算放大器组成的电路，常用于测量电压、电流等信号。
它的基本原理是将输入信号分别连接到两个运放器的正输入端和负输入端，并将它们的输出通过差动放大器进行运算。
这样，三运放仪表放大器的输出即为输入信号的差值。
1.2 共模抑制比的定义共模抑制比是评估三运放仪表放大器对共模信号抑制能力的指标。
在理想情况下，三运放仪表放大器只输出差模信号，对于共模信号应该完全抑制。
共模抑制比是用来衡量三运放仪表放大器对共模信号抑制能力的大小的一个指标。
二、三运放仪表放大器共模抑制比的应用和意义2.1 应用场景三运放仪表放大器广泛应用于测量和控制系统中，特别是在精密测量仪器、传感器信号处理和自动控制系统中。
其高共模抑制比使其能够有效地滤除共模干扰信号，提高测量和控制系统的信号质量和精度。
2.2 重要意义共模抑制比是评价三运放仪表放大器性能好坏的指标之一。
具有高共模抑制比的三运放仪表放大器能够更好地抑制共模干扰信号，提高系统的可靠性和稳定性。
共模抑制比的好坏还与电路噪声的抑制、电源噪声的滤除等方面密切相关。
三、影响三运放仪表放大器共模抑制比的因素3.1 运放器的性能参数三运放仪表放大器的共模抑制比与运放器的性能参数密切相关。
运放器的开环增益、共模抑制比和输入偏置电流等参数会直接影响三运放仪表放大器的共模抑制比。
在选用和设计三运放仪表放大器时，需要对运放器的性能参数进行合理的选择和匹配。
3.2 外部电路的设计除了运放器的性能参数之外，外部电路的设计也对三运放仪表放大器的共模抑制比有一定的影响。
仪表放大器共模抑制比
仪表放大器共模抑制比
仪表放大器常常被用来测量微弱信号，例如温度、压力、电流等。
由于这些微弱信号通常被淹没在来自环境、电源等干扰源的信号中，因此需要使用一些技术来抑制这些干扰。
其中一个重要的技术是共模抑制比（common mode rejection ratio，CMRR）。
CMRR是一个衡量仪表放大器抑制共模信号（即同时存在于两个输入端的信号）的能力的参数。
通常情况下，我们只关心放大器对不同模式的信号（即只存在于一个输入端的信号）的放大，而不关心对共模信号的放大。
这是因为共模信号通常被视为干扰，会影响最终的测量结果。
CMRR的数值通常以分贝为单位表示，并可以高达几十分贝。
这意味着放大器在抑制共模信号方面非常有效。
然而，需要注意的是，CMRR的数值很大程度上取决于放大器的精度和性能。
因此，选择高性能的仪表放大器非常重要。
除了选择高性能的仪表放大器外，还可以采取其他措施来抑制共模信号，例如使用差分信号采集、屏蔽、地线设计等方法。
这些方法的组合可以显著提高测量系统的性能和稳定性。
总之，仪表放大器的CMRR是一个重要的参数，用于衡量其抑制共模信号的能力。
选择高性能的仪表放大器以及采取其他抑制共模信号的措施可以提高测量系统的性能和可靠性。
测量放大器应用中的抗共模干扰
Rejection Comm on 2 M ode In terference in the Applica tion of In strum en ta tion Am plif ier
LU L i2zhong
( Institute of Information Engineering, Information Engineering University, Zhengzhou 450002, China)
测量放大器 ( instrumentation amp lifier)也称为仪表放大器或 数据放大器 ,它是一种可以用来放大微弱差值信号的高精度放 大器 。由于这种放大器具有很高的共模抑制比 ( CMRR , com 2 mon 2 mode rejection ratio, 通常达 100 dB 以上 ) 和极高的输入阻 抗 (109 Ω 以上 ) ,且电压增益可以在很宽的范围内 (几 ～几千 ) 连续可调 ,因而在测控或测量系统中常用作微弱差值信号放大 。 虽然这类放大器本身具有良好的共模抑制性能 , 但在实际应用 中有时发现 ,用这类放大器组成测量电路后 ,整个电路的共模抑 制性能并不好 。以下就测量放大器应用中导致共模抑制性能下 降的原因进行分析 ,并给出提高电路共模抑制性能可采取的实 用方法 。
此电压由共模信号经电缆传输后形成 ,仍具有共模特征 ,且 本质上就是共模信号 ,放大器可以对其抑制 ,故对电路的共模抑 制比影响仍在原来的范围内 。 而共模信号经电缆传输后在 a、 b端之间形成的具有差模特 征的电压为
vicd = vica - vicb R ca R cb 1 1 R i1 + R ca 1 + ω j R i1 Cca R i1 + R cb 1 + ω j R i2 Ccb
仪表放大器共模抑制比达不到
仪表放大器共模抑制比达不到
仪表放大器的共模抑制比（common mode rejection ratio，CMRR）是衡量其抑制共模信号的能力的指标。
CMRR表示在输入信号中存在共模信号时，输出信号中该共模信号被抑制的程度。
如果仪表放大器的CMRR达不到预期的要求，可能有以下几个原因：1. 设计问题：仪表放大器的电路设计可能存在问题，例如不合理的差分电路配置、不良的共模抑制电路等。
在设计阶段需要仔细考虑这些因素，并优化电路设计。
2. 部件问题：仪表放大器使用的部件（如运放）的参数不符合要求，例如共模抑制比不高、输入偏置电流不匹配等。
选择合适的部件是确保仪表放大器CMRR达到要求的关键。
3. PCB布局问题：仪表放大器的PCB布局可能存在问题，例如不合理的接地布局、信号线与电源线布线不良等。
良好的PCB布局可以降低共模干扰，提高CMRR。
解决这些问题的方法包括重新设计电路、更换合适的部件、改进PCB布局等。
在实际应用中，还可以采取一些补偿措施，如增加滤波电路、使用共模抑制电路、增加屏蔽等，以提高仪表放大器的CMRR。
ADI《仪表放大器应用工程师指南》中文版
下面是我上月25号整理的，当时偶然发现我就趋值班的时间整理了一下，现在整理一下供大家点评。
下面有下划线的地方是我修改过的（方括号［］内是原译和本人观点），我觉得这样比较通顺一点，正文中的黑体处属于准确性明显不足的地方。
今天还发现了一个明显是错误的地方，呆会帖出来，大家看看是不是？信号放大与 CMR［原译：仪表放大器是一种放大两输入信号电压之差而抑制对两输入端共模的任何信号的器件。
----观点：原文说得好好的，但译出了一种洋味，特别是那个“对”字，纯属多余又影响理解。
|| 原文：An instrumentation amplifier is a device that amplifies the dif ference between two input signal voltages while rejecting any signals thatare common to both inputs.抑制这两个输入端共模信号的器件，因此，仪表放大器在从传感器和其它信号源提取微弱信号时提供非常重要的功能。
共模抑制（CMR）是指抵消任何共模信号（［原译：两输入端电位相同----观点：两个输入端的电位|| 原文：the same potential on both inputs］）同时放大差模信号（两输入端的电位差）的特性，这是仪表放大器所提供的最重要的功能（阅读附注：也可以说是表现最突出、最有吸引力的功能/性能）。
［原译：DC 和交流（AC）CMR 两者都是仪表放大器的重要技术指标----观点：意思没错，就是有点“涩”，翻译时加上CMR的中文意思更多方便更语言化一点，但那个“两者”是没有必要加进去了。
|| 原文：Both dc and ac common-mode rejection are important in-amp specifications.］直流和交流的共模抑制CMR都是它的重要技术指标。
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共模抑制和仪表放大器2006-12-01 17:31:57 来源：电子爱好者关键字：1 引言在工业应用中，共模电压是个经常存在的威胁。
通常需要测量含有大的共模成份的微弱差模信号。
这些远距离信号和内部固有的50Hz/60Hz的电网干扰往往对测量造成相当的困难。
因此本文探讨仪表放大器及其与应用相关的共模电压的范围和共模抑制问题。
我们从共模电压和共模抑制的定义谈起，然后看看不同仪表放大器的结构，并验证在特殊应用中的共模电压范围和共模抑制是否适当。
2 共模抑制和差模信号2.1 共模抑制仪表放大器将两个信号的差值放大。
典型的差模信号来自传感器件，诸如电阻桥或热电偶。
图1示出了仪表放大器的典型应用，来自电阻桥的差模电压被AD620（低功耗，低成本，集成仪表放大器）放大。
在热电偶和电阻桥的应用中，差模电压总是相当小（几毫伏到十几毫伏）。
而两个输入端输入的同极性、同幅值的电压约为2.5V，还有对测量无用的共模分量，所以理想的仪表放大器应该放大输入端两信号的差值，任何共模分量都必须被抑制。
事实上，抑制共模分量是使用仪表放大器的唯一原因。
实践中，仪表放大器从没有彻底抑制掉共模信号，输出端总会有一些残余成份。
共模抑制比（CMRR）是用来衡量共模信号被放大器抑制程度的一个综合指标，它由下式定义式中的Gain是放大器的差模增益，Vcm是输入端存在的共模电压，Vout是输入共模电压在输出端的结果。
代入具体值，如AD620集成仪表放大器所设置增益为10时，CMRR为100dB，图1中共模电压为2.5V，由（1）式求出它在输出端的电压为250m V。
有上面设定，注意到由输入和输出失调电压所引起的输出电压约为1.5mV，这说明作为误差源，CMRR并没有失调电压重要。
至此，只讨论了直流信号的共模抑制比。
2.2 交流和直流共模抑制比在图1中，共模信号可以是稳态的直流电压（如来自电桥的2.5V电压），或是来自外部干扰。
在工业应用中，最普通的外部干扰从50Hz/60Hz输电干线检拾而来（例如来自照明灯，电机或任何在输电干线上运行的设备）。
在不同的测量应用中，仪表放大器输入端的干扰基本相等，因此在这里干扰信号也被看作共模信号，被叠加在输入直流共模电压上，在输出端得到的是这个输入共模信号的衰减形式，衰减程度取决于该频率下的CMRR。
虽然直流失调电压可以通过微调和校准轻易除去，而输出端的交流误差却很麻烦。
例如，如果输入回路从输电干线检拾到50Hz或60Hz的干扰，那么输出端的交流电压会降低整个应用的分辨度。
滤除干扰代价很昂贵，并且仅在对速度要求不高的应用中才可行。
显然，整个频率范围内的高共模抑制有助于减小外部共模干扰的影响。
所以，实践中在整个频率范围内来讨论CMRR比讨论它在直流时的情况要有意义得多。
集成仪表放大器数据手册列出了在50Hz/60Hz时的CMRR，图解部分给出CMRR随频率变化的曲线（见图2）。
图2表明AD623（低价格集成仪表放大器）CMRR在频率范围内变化的情况。
100Hz以前保持平坦，之后（大于100Hz）开始下降，可以看出，50Hz/60Hz电网干扰会被很好的抑制。
还要注意电网频率的谐波干扰，在工业环境中，电网频率谐波可以达到第七谐波（350Hz/420Hz）。
此时，CMRR降到大约90dB（增益为10）。
这使得- 70dB的共模增益仍足以抑制大多数共模干扰。
3 不同结构的仪表放大器现在考察仪表放大器的不同结构，结构的选择和无源元件的精确度会影响交直流的CMRR。
3.1 二运放仪表放大器图3是一个基本二运放仪表放大器的电路图，差模增益可由式（2）给出(2)这里R1=R4，R2=R3，如果R1=10kΩ，R2=1kΩ，差模增益为11，从式（2）可知，根本不可能使编程增益为1。
3.1.1 二运放仪表放大器的共模增益直流共模电压引起的输出电压由式（3）给出运用式（1），可得电路的CMRR的表达式为因为分母中的电阻比总是接近1，不需要考虑仪表放大器的增益，我们可得到，二运放仪表放大器的CMRR 随差模增益的增加而增加。
在上述电阻网络中，由于存在误差，实际电阻值不可能完全等于标称值，即存在失配，可以将R1R3的实际值比它与R2R4之差值的百分率定义为失配。
式（4）可以改写为式中Mismatch为失配率。
编程增益的四个电阻间的任何不匹配都会直接影响CMRR。
在环境温度下，精密的电阻网络通过微调可以达到最大精确度。
电阻的温度漂移造成的任何失配都会加剧CMRR的降低。
显而易见，高共模抑制的关键是电阻网络，因此电阻比和相对应的漂移两者都要很好的匹配，而电阻的绝对值和他们的绝对漂移却不重要，关键在于匹配。
集成仪表放大器特别适合于增益编程电阻的比值匹配和温度跟踪。
制作在硅片上的薄膜电阻的最初容差达到±20%,制作过程中的激光修整使电阻间的比例误差减小至0.01%。
此外，各薄膜电阻值和温度系数之间的相关变化很小，通常小于3×10- 6/℃。
图4说明在环境温度下电阻失配的实践结果。
图3中，电路CMRR的测量(增益为11)用到4个电阻，其失配约为0.1%(R1= 9999.5Ω，R2=999.76Ω，R3=1000.2Ω，R4=9997.7Ω)。
直流CMRR的值约为84dB（理论值为85dB），当频率增加时，CMRR迅速下降。
图4同时给出了电网干扰的输出电压的示波器波形。
180Hz时200mV(峰-峰)谐波引起的输出电压约为800m V。
由上述设定，一个输入范围为0～2.5V的12位数据采集系统的1sb权重为610mV。
A1同相端的Vin- 信号经A1后产生的相移或延时将导致Vin- 和A1的输出信号间出现向量误差，引起整个频率范围内CMRR的降低。
为保证一定的CMRR，Vin- 和A1输出端的共模信号应有相同的相位和幅度，这只有在A1没有延时时才可能做到。
选择一个匹配的高速双运放可以扩展频率范围，从而使CMRR保持平坦，但另一方面，高速运放会检拾外部高频干扰。
另一个解决方法是在A1的反相输入端和地端之间接一个微调电容，缺点是必须手动微调。
所以图4的CMRR（在频率范围内）受两个截然不同的参数的影响。
在低频时，CMRR与编程增益电阻的失配直接关联，高频时，运放的差模闭环增益引起CMRR的降低。
3.1.2 二运放仪表放大器的共模范围二运放仪表放大器的输入共模范围受编程增益的影响。
图3中，A1工作在闭环增益为1.1时，输入端的任一共模电压都被放大（即输入共模电压经1.1倍放大后出现在A1的输出端）。
现在讨论仪表放大器可编程增益为1.1时的情况（R1=1kΩ，R2=10kΩ，R3=10kΩ，R4=1kΩ）。
A1的闭环增益为11，因为共模电压会被放大，所以输入共模范围受A1输出摆动幅度的严格限制。
在应用中，强制性使用低电压引起的问题特别严重，这种情况下，运用满幅度放大器会增加一些摆动范围以缓解这个问题。
3.2 三运放仪表放大器图5是三运放仪表放大器的结构，是分离和集成仪表放大器最常选的结构。
整个增益的传输函数很复杂，当R1=R2=R3=R4时，传输函数可以简化为(6)R5和R6设置为相同值（通常在10～50kΩ）。
简单地调节RG的值，电路的整个增益可由单位值调至任意高的值。
3.2.1 三运放仪表放大器的共模增益如所期望的，仪表放大器的共模增益的理论值为0。
为计算共模增益，设定输入端只有一个Vcm共模电压（也即Vin+=Vin-=Vcm）。
RG 上没有电压降，A1，A2的输出电压也等于Vcm，设A1和A2理想匹配，因此第一个近似值即第一级共模增益等于单位值并独立于编程增益。
假定运放A3是理想的，第二级共模增益由式（7）得到代入式（1），共模抑制比就变为式（8）式中的分母比二运放仪表放大器时复杂得多，而正如式（4）所示，分母可用电阻的失配百分率来表示，即在式（8）中，如果4个电阻都相等（或R1=R3，R2=R4），其分母就会变为0，而这几个电阻的任何失配都会使共模电压的一部分出现在输出端。
与二运放仪表放大器相似：任何电阻间温度漂移的失配都会降低CMRR。
3.2.2 三运放仪表放大器的交流CMRR如果A1，A2很好的匹配（即相同的闭环带宽），CMRR就不会像二运放那样迅速下降。
对比一下图2和图4，三运放仪表放大器的CMRR在100Hz之前相对平坦，而二运放仪表放大器的CMRR在大约10Hz时就开始降低。
3.2.3 三运放仪表放大器的共模范围三运放仪表放大器的第一级共模增益为单位值，共模电压原封不动的出现在图5中A1，A2的输出端，而差模输入电压（Vdiff）降落在增益电阻上，结果电流流过R5，R6，这意味着当输入差模电压增加时，A1的电压将高于Vcm，A2的电压将低于Vcm。
因此，当增益和（或）输入信号增加时，A1，A2的电压范围也会增加，最终被电源电压的范围所限制。
可以知道，共模电压可以达到的范围、差模输入电压、增益这三者之间是互相关联的。
例如，增加增益会减小共模范围和输入电压范围，同样，增加共模电压会限制差模输入范围并限制增益可能达到的最大值。
如果输入级运放的输出摆动已知，那么就能很好地表示输入范围，共模范围和增益之间的关系，以服务于特殊的三运放仪表放大器。
工业应用中运用低电源电压时，可用的摆动范围也越来越少。
至于二运放仪表放大器，可以用满幅度运放来解决这个问题，三运放仪表放大器中，因为过度的输入电压、共模电压或增益会削减输入级（A1，A2）的输出电压，所以满幅度输出级（A3）在这里根本起不了什么作用。
3.2.4 低共模应用中优化的单电源三运放仪表放大器图6 AD623采用典型三运放仪表放大器的结构。
通过给两个输入端上偏0.6V电压，即使在极低共模电压下也可单电源工作。
图6是AD623（低耗单电源满幅度仪表放大器）的简图，沿用传统的三运放仪表放大器结构，在用作输入级运放之前，正反相输入电压通过一个PNP管，电压上偏了0.6V。
要理解电平偏移的重要性，先要考虑仪表放大器工作的通常条件。
图7示出了AD623的一个典型应用，仪表放大器放大的信号来自一个J型热电偶，仪表放大器连同A/D转换器共同由+5V单电源供电。
此应用中。
所测温度范围从－200～+200℃，相应的热电偶的电压范围为－7.890～10.777mV。
图7 AD623的输入级电平偏置非常适用于单电源低共模应用。
温度范围为- 200～+200℃，J型热电偶的电压范围从- 7.890～10.777mV。
91.9的增益使仪表放大器的输出电压范围为1至3V（即2V±1V），输出端与单电源供电的AD7776A/D转换器相接。
如通常一样，热电偶的一端接地，使偏置电流流入仪表放大器。
因此，同相、反相输入电压中间的共模电压非常接近地电平。