仪表放大器与运算放大器的区别是什么
电路中的传感器信号放大与处理
电路中的传感器信号放大与处理一、引言电路中的传感器信号放大与处理是现代电子技术领域的重要内容之一，它涉及到传感器信号的采集、放大与处理，对于提高系统的精度和稳定性具有至关重要的作用。
本文将从传感器信号的基本原理入手，介绍电路中的传感器信号放大与处理的方法和技巧。
二、传感器信号的基本原理传感器是将被测量的物理量转化为可测量的电信号的装置。
传感器信号的产生是基于被测量物理量与传感器之间的相互作用。
常见的传感器类型包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。
三、传感器信号放大的需求在实际应用中，传感器产生的信号往往是微弱的，因此需要进行信号放大以增加信号的幅度，从而使得信号更容易被后续的电路进行处理。
四、传感器信号放大的方法1. 增益放大器：增益放大器是最常用的传感器信号放大方法之一。
它通过放大器电路对信号进行放大，将微弱的传感器信号放大到适合后续处理的范围。
2. 运算放大器：运算放大器是一种高增益、差分输入、单端输出的放大器。
通过适当的电阻网络和反馈方式，可以实现对传感器信号的放大和处理。
3. 仪表放大器：仪表放大器是一种专门用于信号放大的放大器，其特点是高精度、低噪声。
在传感器信号放大的场景中，仪表放大器常常可以提供更好的性能。
五、传感器信号处理的方法1. 滤波器：滤波器是对信号进行滤波处理的电路。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
通过滤波器可以去除传感器信号中的干扰和噪声，提高信号的质量。
2. 数字转换：将模拟信号转换为数字信号是传感器信号处理的重要环节。
常用的模数转换器包括逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）、双斜率积分型模数转换器（Σ-Δ ADC）等。
数字信号的处理更易于精确计算和存储。
3. 数据处理算法：对于特定的传感器应用，可以利用算法对传感器信号进行进一步的处理和分析。
例如，通过傅里叶变换可以将传感器信号转换到频率域进行频谱分析。
六、实例分析以温度传感器为例，介绍传感器信号放大与处理的具体实施过程。
实验报告——设计放大电路
课程名称：电路与电子实验Ⅱ指导老师： yyy 成绩：__________________ 实验名称：集成功放及其应用实验类型：模电同组学生姓名：一、实验目的二、实验原理三、实验接线图四、实验设备五、实验步骤六、实验数据记录七、实验数据分析八、实验结果或结论一、实验目的1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2．掌握仪表放大器的电路结构、设计和测试方法；3．学习仪表放大器在电子设计中的应用。
二、实验内容1 ．用通用运算放大器设计一个仪表放大器2 ．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器3 ．仪表放大器应用：实现电子秤量电路功能三、实验原理●基本放大器性能比对●输入电阻Ri：放大电路输入电压与输入电流之比。
（输入电阻越大，信号电压损失越小，输入电压越接近信号源电压）K：差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值。
（一般要求：●共模抑制比CMR放大差模信号，抑制共模信号，即共模抑制比越大越好）●电子秤电路●用单个通用运算放大器设计一个差分放大电路，并与力传感器、零点与增益调节电路、万用表一起构成电子秤。
表1本实验选择该电路图做实验差动放大电路放大倍数为200倍，后面增益调节电路放大倍数7.5倍至12.5倍。
测量时实验箱上COM1与COM2须连接在一起。
●用单片集成仪表放大器INA128构成放大电路，并与力传感器、零点与增益调节电路、万用表一起构成电子秤。
INA128放大电路放大倍数为1000倍，后面增益调节电路放大倍数1.5倍至2.5倍。
测量时实验箱上COM1与COM2须连接在一起。
INA128仪用放大器的电源绝对不能接错！●零点与增益调整电路倍放大后，输出为0.5V，如果想在数字万用表上显示100的数值，可以通过零点与增益调节电路将0.5V直流信号放大两倍，使Vout输出1V的电压信号，万用表选择2V档量程，则在万用表上显示1.000，与被称物体的实际重量相一致，唯一的区别是小数点不对。
运算放大器的应用实验报告
运算放大器的应用实验报告仪用运算放大器及其应用实验报告实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：仪用运算放大器及其应用实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2．掌握仪表放大器的电路结构及设计方法；3．掌握仪表放大器的测试方法； 4．学习仪表放大器在电子设计中的应用。
二、实验内容和原理1．用通用运算放大器设计一个仪表放大器（用LM358芯片）2．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器仪表放大器是一种高增益放大器，其具有差分输入、单端输出、高输入阻抗及高共模抑制比等特点。
仪表放大器采用运算放大器构成，但在性能上与运算放大器有很大的差异。
标准运算放大器的闭环增益由反馈网络决定；而仪表放大器使用了一个与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络，因此具有很高的共模抑制比KCMR，在有共模信号的情况下也能放大很微弱的差分信号。
当前在数据采集、医疗仪器、信号处理等电子系统设计中普遍采用仪表放大器对弱信号进行高精度处理。
常用的仪表放大器可采用由三个运算放大器构成，也可直接选用单片仪表放大器。
单片仪表放大器具有高精度、低噪声、设计简单等特点以成为优选器件。
三、主要仪器设备LM358芯片INA128 精密低功耗仪器放大器四、操作方法和实验步骤两种仪表放大器的性能测量：一、电压增益和最大不失真输出，并计算出共模抑制比输入正弦波，改变输入信号幅度或频率，用示波器监测输出波形，在不失真的情况下，测量输入电压为最大或最小时的电压增益，及最大不失真输出电压，并计算共模抑制比。
二、输出端噪声电压输入为0，用示波器测量峰峰值。
如何选择仪表放大器_仪表放大器的选择分析
如何选择仪表放大器_仪表放大器的选择分析什么是仪表放大器这是一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。
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。
仪表放大器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。
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。
仪表放大器特点●高共模抑制比共模抑制比（CMRR）则是差模增益（A d）与共模增益（Ac）之比，即：CMRR = 20lg。
仪表放大器应用
此处，A代表输出级增益。 假设 Ry/Re = 1 (即Re和Ry阻值相同)。那么：
图 10. 两个放大器组成的仪表放大电路
由于A值非常高，所以得到：
EL817x仪表放大器产品组功能特性
EL8171、EL8173 简化电路示意图如图 11 所 示，它描绘了输入、输出的轨至轨工作过程。 该电路图同样应用于 EL8170、EL8172，只需 将 PNP 晶体管(Q1-Q4)替换成针对超低输入偏 置电流的 P-沟道 MOSFET。
电压 (IN+和 IN-)的情况下使用。但是输入阻 抗是由 R3 和 R4 的电阻值决定，并不提供高输 入抵抗。这在仪表放大电路中是很常见的。
此外，由于共模抑制比(CMRR)会随着任何有 助于 R4 阻值增加并使 R2 和 R4 失配的源阻抗 而衰减，REF 输入必须由一个非常低的源阻抗 来驱动。
图 4.
(EQ. 5)
VOUT = (IN+ - IN-) × Gain + VREF
(EQ. 2)
x = R4 /(R3 +R4) ×(R1 +R2) /R1 - R2/R1 (EQ. 6)
更糟的情况是，共模抑制比发生在 R4 和 R1 容 差处于最高值、R2 和 R3 处于最低值的时候。 表 1 显示的是增益为 1、10、100 的情况下， 电阻容差与共模抑制比的关系。
电阻 容差
±5% ±1% ±0.1% ±0.01%
表 1.
增益为1 -20.4dB -34.1dB -54.0dB -74.0dB
共模抑制比 增益为10 -15.6dB -28.9dB -48.8dB -68.8dB
一文知道运算放大器和仪表放大器有哪些区别
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。
三运放组成的仪表放大器原理分析
三运放组成的仪表放大器原理分析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。
（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。
）另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。
例如，当增益等于1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有0.1% 失配，其CMR便下降到66 dB（2000:1）。
仪表放大器的正确使用
仪表放大器的正确使用仪表放大器的正确使用方法1、将现实世界的讯号连到仪表放大器时所应避免的一些常见应用问题仪表放大器（instrumentation amplifier）被广泛地应用在现实世界中的数据截取。
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冲的饱和。
不幸的是，设计工程师经常忽略此一要求。
其它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 输入耦合组件。
2、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死循环增益电路区块。
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。
另外，在零信号（zero-signal）情况下，在两条线路上也都会出现恒定的直流电压。
在这两条输入线路上的直流电压是相同的，或是共模的。
正常情况下，仪表放大器会抑制共模直流电压，或同时出现在两根在线的任何电压，如噪声和嗡嗡声(hum），而放大两线间电压差距的差分讯号电压。
3、CMR：运算放大器与仪表放大器的对比对许多应用来说，要从噪声、嗡嗡声或直流偏移电压背景中提取出微弱的信号，CMR 特性非常重要。
仪表放大器与运算放大器的区别
仪表放大器与运算放大器的区别是什么？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。
（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。
）另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。
例如，当增益等于 1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有0.1% 失配，其CMR便下降到66 dB（2000:1）。
仪表放大器芯片
仪表放大器芯片仪表放大器芯片是一种专门用于仪表放大器中的集成电路芯片。
它主要用于处理和放大仪表信号，将微弱的输入信号放大到符合仪表测量范围的输出信号。
下面将详细介绍仪表放大器芯片的原理、结构和应用。
仪表放大器芯片的原理主要是基于运算放大器的原理。
运算放大器是一种高增益和差分输入的电子放大器，能够将微弱的差分输入信号放大成大幅度的输出信号。
仪表放大器芯片内部通常由多个运算放大器组成，通过内部连接和组合实现对输入信号的放大和处理。
仪表放大器芯片一般具有以下几个主要的结构和功能模块：1. 输入电路：用于接收仪表信号并进行处理。
输入电路通常包括差分放大器和滤波器。
差分放大器能够对差分输入信号进行放大和处理，滤波器用于滤除输入信号中的噪声和杂散信号。
2. 放大电路：用于对输入信号进行放大。
放大电路通常由多级放大器组成，每一级放大器都能够对输入信号进行放大，并提供给下一级放大器进行进一步放大。
3. 反馈电路：用于稳定和控制放大器的增益和工作状态。
反馈电路通过将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，能够实现对放大器增益的精确控制和调节，从而达到稳定和可靠的放大效果。
4. 输出电路：用于输出放大后的信号。
输出电路通常包括电阻、电容等元件，用于匹配负载和提供输出阻抗。
仪表放大器芯片的应用非常广泛，主要用于各种仪表设备中，如电压表、电流表、电阻表等。
它能够将微弱的仪表信号放大到适合读取和测量的范围，并能够抵抗噪声和干扰，提供准确、稳定的测量结果。
此外，仪表放大器芯片还广泛应用于科学研究、医疗设备、通信系统等领域。
在科学研究方面，仪表放大器芯片能够对微小的信号进行放大和处理，帮助科学家进行实验和数据分析。
在医疗设备方面，仪表放大器芯片能够对生物信号进行放大和处理，如心电图、脑电图等，帮助医生进行诊断和治疗。
在通信系统方面，仪表放大器芯片能够对通信信号进行放大，提高信号质量和传输距离。
总之，仪表放大器芯片是一种非常重要和常用的集成电路芯片，能够将微弱的仪表信号放大到可读取和测量的范围，并在各个应用领域中发挥着重要的作用。
仪表放大器和运算放大器优缺点对比
仪表放大器和运算放大器优缺点对比
来源：网络整理作者：2017年11月22日 12:59
什么是仪表放大器
这是一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。
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。
仪表放大器和一般放大器有何不同呢？
仪表放大器和一般放大器有何不同呢？
关于信号采集中的运放应用设计可以说很简单又比较复杂，简单因为大家都知道运放是用来放大的，复杂是因为运放的设计是模拟电路设计的核心，单就应用而言我们需要知道的知识还是有很多，从运放的类型到具体参数如带宽，噪声等等，在一些特殊应用场合如果仅仅知道运放的放大功能，很可能就要在运放应用上挖坑了。
在仪器仪表设计里经常用到的是一种仪表放大器，那幺仪表放大器和一般放大器有何不同呢？
一、差分运放和单端运放
差分运放是相对于单级运放而言的，因为我们知道一个三极管就可以组成一个放大器，单输入单输出。
而差分运放的结构如图：
因此，差分运放因为是对输入信号之差进行放大所以有更好的噪声处理特性。
当然目前的运放设计基本都是这种结构。
二、仪表运放和一般运放。
最新-仪表放大器及应用 精品
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＝ＶｅｘＲ２／Ｒ２＋Ｒ１，Ｖ１＝５ＶＶ２＝ＶｅｘＲ３／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＝４９９９Ω４．９９９Ｖ，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。
上述计算表明，在有大的共模信号时，测量一个微弱的电压信号比较困难；而ΔＶ以ｍＶ为单位则可通过测量两个较大的电压信号Ｖ２与Ｖ１来获得，这两个电压均可在伏特级。
２。
仪表放大器电路原理、构成及电路设计
仪表放大器电路原理、构成及电路设计
一、概述：
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。
二、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。
仪表放大器应用工程师指南(第三版)
仪表放大器应用工程师指南（第三版）仪表放大器应用工程师指南第一章仪表放大器的基本原理前言仪表放大器有时被错误地理解。
并非所有用于仪器仪表的放大器都是仪表放大器，而且仪表放大器决不只用于仪器仪表。
仪表放大器用于从电机控制到数据采集以及汽车系统等诸多领域。
本书的目的是阐述什么是仪表放大器，它的工作原理怎样，如何使用它以及在何处使用它等基本问题。
另外，本书还介绍了几种不同类型的仪表放大器。
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9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，典型值为Ω10或更大。
其输入偏置电流也很低，典型值为1nA至50 nA。
与运算放大器一样，仪表放大器输出阻抗也很低，在低频段通常仅有几毫欧。
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。
与运算放大器不同的是，仪表放大器使用一个与信号输入端隔离的内部反馈电阻网络。
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。
图1-1所示的是一个电桥前置放大电路，即为一种典型的仪表放大器应用。
当检测信号时，电桥电阻阻值改变，使电桥失去平衡并且在电桥两端产生一个差分的电压变化。
该电桥的信号输出就是这种差分电压，且其直接连接到仪表放大器的输入端。
此外，恒定的直流电压也施加到电桥的两输入端。
这种直流电压通常在两输入端是相等的或是共模的。
仪表放大器的主要作用通常是抑制共模直流电压或对两输入端共模的任何其它电压，同时放大差分信号电压，即两输入端之间的电压差。
相反，如果若在该类应用中采用标准的运算放大器，那么它只会对信号电压和任何直流信号、噪声或其它共模电压进行简单放大。
因此，信号会淹没在直流失调电压与噪声之中。
正因为如此，即使最好的运算放大器也不能有效地提取微弱的信号。
电路实验报告8 仪用运算放大器的应用实验
课程名称：电路与电子技术实验II 指导老师：沈连丰成绩：__________________ 实验名称：仪用运算放大器的应用实验实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1、了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2、掌握仪表放大器的电路结构及设计方法；3、掌握仪表放大器的测试方法；4、学习仪表放大器在电子设计中的应用。
二、实验内容和原理1、实验内容（1）用通用运算放大器设计一个仪表放大器；（2）用INA128精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器。
2、仪用放大器的介绍（1）仪表放大器是一种高增益放大器，其具有差分输入、单端输出、高输入阻抗及高共模抑制比等特点；（2）仪表放大器采用运算放大器构成，但在性能上与运算放大器有很大的差异。
标准运算放大器的闭环增益由反馈网络决定；而仪表放大器使用了一个与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络，因此具有很高的共模抑制比KCMR，在有共模信号的情况下也能放大很微弱的差分信号。
（3）当前在数据采集、医疗仪器、信号处理等电子系统设计中普遍采用仪表放大器对弱信号进行高精度处理。
（4）常用的仪表放大器可采用由三个运算放大器构成，也可直接选用单片仪表放大器。
单片仪表放大器具有高精度、低噪声、设计简单等特点以成为优选器件。
3、典型仪表放大器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。
双运放仪表放大器
５ 结论
本文论述了一种 Ｓ Ｔ Ｎ Ｌ Ｃ Ｄ 控制器的设计方 案， 根据模块化的设计思想对该控制器进行了模 块划分。并用 Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 语言完成了 ＬＣＤ 控制
罗岚 南京东南大学电子工程系本科毕业， 现在东南大学电子工程 系国家ＡＳＩＣ系统工程研究中心就读研究生， 主要研究方向是超大规模 集成电路设计。
严重时能有十几毫伏的零点输出又由于某些传感器输出的电信号比较微弱仅达到毫伏级与仪表放大器的零点漂移在同一个数量级因而会对仪表放大器造成很大误差甚至使其不能正常作
DOI:10.13290/ki.bdtjs.2002.05.016
数字信号处理
双运放仪表放大器
刘 江 ， 王 志 欣 ， 孙 以 材
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ． ２７ Ｎｏ． ５
57
Ｍａｙ ２００２ 图１ 仪表放大器功能图
仪表放大器与运算放大器一样， 也是有源器 件，必须加以合适的电源才能进行正常工作，通 常用双电源或单电源供电。 仪表放大器可由一个 或多个运算放大器组成， 也可设计成单块芯片结 构。 下面针对由两个运算放大器构成的仪表放大 器进行研究。
２ 仪表放大器的双运放设计
（收稿日期 ： ２００１０９１８ ）
１９９９年毕业于清华大学自动化系， 现在为该系硕士研 贾静 女， 究生， 从事超高频信息数字化技术的研究。 李 宛 洲 男， 副教授。 １９８８ 年 获 得 浙 江 大 学 博 士 学 位 。 曾任日本 东京工业大学大学院综合理工学科武者研究室客座研究员，从事１／ｆ噪声 功率谱的计算机仿真研究工作。
由双运算放大器组成的双运放仪表放大器结构 图如图 ２ 。 当 Ｒ Ｎ１ ＝ Ｒ ｆ３ ＝ Ｒ ｆ１ ＝ Ｒ Ｎ２ 时，双运放仪表放大器的输 出 Ｕ ｏ ｕ ｔ 为： 2Rf3 U out = 2 × 1 + R f2 （１） × (U i2 − U i1 ) 55
仪用放大器的介绍
一、仪用放大器的介绍：仪用放大器与很多放大电路一样，都是用来放大信号的用的，但仪用放大电路的特点是，它所测量的信号通常都是在噪声环境下的微小信号。
而噪声通常都是公共模噪声，所以在电路设计要求上，电路有很高的共模抑制比，利用共模抑制比将信号从噪声中分离出来。
因此好的仪用放大器测量的信号能达到很高的精度，在医用设备、数据采集、检测和控制电子设备等方面都得到了广泛的应用。
例：在这些应用中，信号源的输出阻抗常常达几kΩ或更大，因此，仪表放大器的输入阻抗非常大——通常达数GΩ，它工作在DC到约1 MHz之间。
在更高频率处，输入容抗的问题比输入阻抗更大。
高速应用通常采用差分放大器，差分放大器速度更快，但输入阻抗要低。
二、仪用放大器的基本电路：大多数仪用放大器采用3个运算放大器排成两级：一个由两运放组成的前置放大器，后面跟一个差分放大器。
前置放大器提供高输入阻抗、低噪声和增益。
差分放大器抑制共模噪声，还能在需要时提供一定的附加增益。
如下图：三运放方案是仪表放大器采用的惟一结构吗？可以采用具有两个运放的较少元器件的结构替代，但有两个缺点(图1b)。
首先，不对称的结构使CMRR较低，特别是高频时。
其次，可用于第一级的增益量有限。
输出级误差则反馈回输入端，导致相对入的噪声和补偿误差更大。
也有单运放组成的仪用放大器，在最基本的拓扑结构中，一个仪用放大器可由一个单一的运算放大器，见附录.三、仪用放大器的信号放大原理：现所设计的仪用放大器是三运放结构，如上图。
它是由运放A1，A2按通向输入接法组成第一级查分放大电路，运放A3组成第二级差分放大电路。
在第一级电路中，Vi1,Vi2分别加到A1和A2的同向端，Rg和R5、R6组成的反馈网络，引入了负反馈。
由A1、A2虚短可得Vi1=V2；Vi2=V3； 3.1又由A1、A2虚断可得3.2又由A3虚断可得；整理得 3.3；整理得 3.4由A3虚短可得V5=V6； 3.5则由3.3式、3.4式和3.5式可得整理后可得3.6在上式中，如果我们选取电阻满足的关系，则输出电压可化简为3.7根据式3.2和3.7我们可以得到3.8而我们为了是电路对称，提高仪用放大器性能，我们选取电阻应满足R5=R6的关系，且VREF 通常接地，当我们对仪用放大器进行电路调零时，我们才会将VREF赋予一定电压（这在后面进行电路调零时会具体讲到），最终我们会得到输出电压的关系式为3.9电压增益则为3.10从该式中我们可直观的看到，我们可以根据选取R2/R1 和R5/Rg 电阻的比例关系，来达到不同的信号放大比例要求。
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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
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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。
（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。
）
另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。
例如，当增益等于1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有0.1% 失配，其CMR便下降到66 dB （2000:1）。
同样，如果源阻抗有100 Ω的不平衡将使CMR下降6 dB。
为解决上述问题，我们在运放的正负输入端都加上电压跟随器以提高输入阻抗。
如下图所示：
以
上前置的两个运放作为电压跟随器使用，我们现在改为同相放大器，电路如下所示：
输出电压表达式如上图所示。
上图所示的电路增加增益（A1 和A2）时，
它对差分信号增加相同的增益，也对共模信号增加相同的增益。
也就是说，上述电路相对于原电路共模抑制比并没有增加。
下面，要开始最巧妙的变化了！看电路先：
这种标准的三运放仪表放大器电路是对带缓冲减法器电路巧妙的改进。
像前面的电路一样，上图中A1 和A2 运算放大器缓冲输入电压。
然而，在这种结构中，单个增益电阻器RG连接在两个输入缓冲器的求和点之间，取代了带缓冲减法器电路的R6和R7。
由于每个放大器求和点的电压等于施加在各自正输入端的电压，因此，整个差分输入电压现在都呈现在RG两端。
因为输入电压经过放大后（在A1 和A2的输出端）的差分电压呈现在R5，RG和R6这三只电阻上，所以差分增益可以通过仅改变RG进行调整。
这种连接有另外一个优点：一旦这个减法器电路的增益用比率匹配的电阻器设定后，在改变增益时不再对电阻匹配有任何要求。
如果R5 ＝R6，R1＝R3和R2 ＝R4，则VOUT = (VIN2－VIN1)(1＋2R5/RG)(R2/R1)由于RG两端的电压等于VIN，所以流过RG的电流等于VIN/RG，因此输入信号将通过A1 和A2 获得增益并得到放大。
然而须注意的是对加到放大器输入端的共模电压在RG两端具有相同的电位，从而不会在RG上产生电流。
由于没有电流流过RG（也就无电流流过R5和R6），放大器A1 和A2 将作为单位增益跟随器而工作。
因此，共模信号将以单位增益通过输入缓冲器，而差分电压将按〔1＋（2 RF/RG）〕的增益系数被放大。
这也就意味着该电路的共模抑制比相比与原来的差分电路增大了〔1＋（2 RF/RG）〕倍！
在理论上表明，用户可以得到所要求的前端增益（由RG来决定），而不增加共模增益和误差，即差分信号将按增益成比例增加，而共模误差则不然，所以比率〔增益（差分输入电压）/（共模误差电压）〕将增大。
因此CMR理论上直接与增益成比例增加，这是一个非常有用的特性。
最后，由于结构上的对称性，输入放大器的共模误差，如果它们跟踪，将被输出级的减法器消除。
这包括诸如共模抑制随频率变换的误差。
上述这些特性便是这种三运放结构得到广泛应用的解释。
到这里，我们导出了这个经典电路的；来龙去脉：差分放大器-->前置电压跟随器-->电压跟随器变为同相放大器-->三运放组成的仪用放大器。
本文来自: 高校自动化网() 详细出处参考(转载请保留本链接)：/html/xuekezhishi/modianshudian/14021924722_2.html
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/html/xuekezhishi/modianshudian/14021924722.html
被完全误解的三运放仪表放大器
作者：| 出处：维库开发网| 2010-06-24 13:16:12 | 阅读4652 次
被完全误解的三运放仪表放大器,图1所示的三运放仪表放大器看似为一种简单的结构，因为它使用已经存在了几十年的基本运算放大器(op a
图1所示的三运放仪表放大器看似为一种简单的结构，因为它使用已经存在了几十年的基本运算放大器(op amp)来获得差动输入信号。
运算放大器的输入失调电压误差不难理解。
运算放大器开环增益的定义没有改变。
运算放大器共模抑制(CMR)的简单方法自运算放大器时代之初就已经有了。
那么，问题出在哪里呢？
图1：三运放仪表放大器，其VCM为共模电压，而VDIFF为相同仪表放大器的差动输入。
单运算放大器和仪表放大器的共享CMR方程式如下：
本方程式中，G相当于系统增益，VCM为相对于接地电压同样施加于系统输入端的变化电压，而VOUT为相对于变化VCM值的系统输出电压变化。
在CMR方面，运算放大器的内部活动很简单，其失调电压变化是唯一的问题。
就仪表放大器而言，有两个影响器件CMR的因素。
第一个也是最重要的因素是，涉及第三个放大器（图1，A3）电阻比率的平衡问题。
例如，如果R1等于R3，R2等于R4，则理想状况下的三运放仪表放大器CMR为无穷大。
然而，我们还是要回到现实世界中来，研究R1、R2、R3 和R4与仪表放大器CMR的关系。
具体而言，将R1：R2同R3：R4匹配至关重要。
结合A3，这4个电阻从A1和A2的输出减去并增益信号。
电阻比之间的错配会在A3输出端形成误差。
方程式2在这些电阻关系方面会形成CMR误差：
例如，如果R1、R2、R3和R4接近相同值，且R3：R4等于R1/R2的1.001，则该0.1%错配会带来仪表放大器CMR的降低，从理想水平降至66dB级别。
根据方程式1，仪表放大器CMR随系统增益的增加而增加。
这是一个非常好的特性。
方程式1可能会激发仪表放大器设计人员确保有许多可用增益，但是这种方法存在一定的局限性。
A1和A2开环增益误差和噪声。
放大器的开环增益等于20log(ΔVOUT/ΔVOS)。
随着A1和A2增益的增加，放大器开环增益失调误差也随之增加。
A1和A2的输出振幅变化一般涵盖电源轨。
仪表放大器增益更高的情况下，运算放大器的开环增益误差和噪声占主导。
通过RSS公式，这些误差降低了更高增益下的仪表CMR。
因此，您会看到仪表放大器的CMR性能值往往会在更高增益时达到最大值。
因此，从CMR角度来看，仪表放大器就像是一个在不同系统增益下器件各部分都诱发CMR误差的系统。
当您对器件的内部原理进行研究时，它便不再如此神秘。
您把各个部分都分开来，就会一目了然。