斩波运算放大器之后的仪表放大器时代
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？文章来源：EDN博客作者：zhangjinlei2005 访问次数：513--------------------------------------------------------------------------------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。
基于斩波技术的CMOS运算放大器失调电压的消除设计
图 ３ 斩波调制电路
由互补相位的时钟信号来控制放大电路的输入及输 出以实现信号的斩波放大功能。其中，电容 Ｃ ｉｎ 表 示主放大器的差分输入电容， Ｖ Ｔ ＋和 Ｖ Ｔ －代表差分 输入信号， Ｒ Ｓ 是输入信号源的内阻。 这种电路简单且易于控制，但会因 Ｍ Ｏ Ｓ 开关 管的时钟馈通效应额外引入残余失调电压。这里， 时钟馈通效应是指当开关闭合时ＭＯＳ管沟道中存储 的电荷将注入到源漏端的寄生电容中， 它会导致主 放大器输入端有尖峰电压 Ｖ ｓｐｉｋｅ出现。 由这种尖峰电 压所引入的放大器输入失调电压称为残余失调电 压。时域下的尖峰信号如图 ４，这里 τ 表示尖峰信 62
Hale Waihona Puke 60半导体技术第 ２８ 卷第 ８ 期
二 Ｏ Ｏ 三年八月
ＥＤＡ 技术专栏
技术主要有三种：自动调零（Ａ Ｚ ） 、相关双采样 技术（Ｃ Ｄ Ｓ ）和斩波技术（Ｃ Ｈ Ｓ ） 。其中，自 动调零技术是先采样和保持失调电压， 再从信号中 减去失调电压部分 ； 相关双采样技术是自动调零技 术的一个特殊例子， 它能实质性地减少低频 １／ ｆ 噪 声， 却会增加放大器的热噪声， 且还会残余下由于 开关管的时钟馈通效应所引入的失调电压 ［３］ ；斩波 技术则是通过把输入信号和开关型方波信号耦合，
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＣＭＯＳ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｆｏｒ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ＤＣ ｏｆｆｓｅｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｈｏｐｐｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＷＵ Ｓｕｎ－ｔａｏ， ＬＩＮ Ｆａｎ， ＧＵＯ Ｄｏｎｇ－ｈｕｉ， ＬＩ Ｊｉｎｇ
（ Ｐｅｎ－Ｔｕｎｇ Ｓａｈ ＭＥＭＳ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ， Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉａｍｅｎ ， ３６１００５， Ｃｈｉｎａ ）
仪表放大器的原理
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。
一种斩波失调稳定仪表放大器的研究与设计
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（1）
仪表放大器（1）仪表放大器[浏览次数：约3444次]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（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。
目录仪表放大器的简介仪表放大器的原理仪表放大器的设计要点仪表放大器的特点及应用仪表放大器的简介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出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置。
仪表放大器的原理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，这里以惠斯通电桥变送器来进行说明，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＝５ＶＶ２＝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＝５．００１ＶＶ２＝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。
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。
仪表放大器工作原理
仪表放大器工作原理仪表放大器是一种广泛应用于各种测量和控制系统中的重要电子设备，它能够放大微弱的信号，使得仪表能够准确地显示或处理这些信号。
仪表放大器的工作原理是通过放大输入信号的幅度，同时保持信号的波形不变，从而实现对信号的放大和增强。
本文将详细介绍仪表放大器的工作原理及其相关知识。
首先，仪表放大器的基本工作原理是利用放大器将输入信号放大到适当的幅度，以便于仪表的准确显示或处理。
放大器通常由放大电路和反馈电路组成，通过控制放大电路的增益和反馈电路的稳定性，可以实现对输入信号的放大和处理。
其次，仪表放大器的工作原理还涉及到信号的放大和增强过程。
当输入信号进入放大器后，放大器会根据设定的增益对信号进行放大，同时保持信号的波形不变。
这样一来，即使输入信号非常微弱，放大器也能够将其放大到足够的幅度，以便于后续的显示或处理。
另外，仪表放大器还需要考虑信号的稳定性和精确度。
在放大信号的过程中，放大器需要保持对信号的准确放大，同时尽量减小噪声和失真，以确保输出信号的稳定性和精确度。
这通常需要通过精心设计放大电路和反馈电路来实现。
最后，仪表放大器的工作原理还包括对输入信号的滤波和调节。
有些情况下，输入信号可能会受到干扰或噪声的影响，这时放大器需要对信号进行滤波和调节，以消除干扰和噪声，确保输出信号的准确性和稳定性。
总的来说，仪表放大器的工作原理是通过放大器对输入信号进行放大和增强，同时保持信号的波形不变，以实现对信号的准确显示和处理。
在实际应用中，需要根据具体的需求和要求，精心设计和调节放大器的各个参数，以确保放大器能够正常工作并满足实际的应用需求。
通过本文的介绍，相信读者对仪表放大器的工作原理有了更深入的了解，希望本文能够对您有所帮助。
如果您对仪表放大器还有其他疑问或需要进一步了解，可以继续阅读相关的资料或咨询专业人士，以获取更多的信息和帮助。
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。
仪用放大器的介绍
仪用放大器的介绍一、仪用放大器的类型根据使用范围和特性，仪用放大器可以分为模拟放大器和数字放大器两种类型。
1.模拟放大器：模拟放大器是将模拟信号放大到所需幅度的一种放大器。
它能够对输入信号进行线性放大，保持输出信号与输入信号的相对变化关系。
模拟放大器通常由运算放大器（OP-AMP）和相关电路组成，具有高增益、宽频带、低失真等特点。
2.数字放大器：数字放大器（Digitally amplifier）是一种利用数字信号处理技术对数字信号进行放大的一种装置。
数字放大器将输入信号进行A/D转换，进而利用数值运算方法对数字信号进行放大，最后再通过D/A转换输出放大后的信号。
数字放大器主要应用于数字音频、视频等领域，具有高效、高精度、低功耗等优势。
二、仪用放大器的工作原理1.输入信号放大：输入信号经过电阻网络或电容池等装置进行初步处理，然后进入放大器。
放大器将输入信号放大到所需幅度，并通过负反馈电路控制放大倍数和增益。
放大器通常由运算放大器、电阻、电容、电感等元件构成。
2.桥式恢复：3.输出阶段：放大后的信号进入输出阶段，经过进一步的处理后输出到负载。
输出阶段通常采用功率放大器等电路，以确保输出信号能够驱动负载。
三、仪用放大器的特点和应用1.高增益：仪用放大器能够将输入信号放大到所需幅度，具有较高的增益系数。
2.宽频带：仪用放大器能够工作在较宽的频率范围内，实现对不同频率信号的放大。
3.低噪声：仪用放大器通常具有较低的噪声水平，能够保持信号的高准确性。
4.低失真：仪用放大器具有较低的失真水平，能够保持信号的高质量。
1.仪器仪表：仪用放大器能够放大各种类型的传感器输出信号，如温度、压力、流量等信号，以便进行准确测量和检测。
2.音频设备：仪用放大器常用于音响设备中，能够将音频信号放大到所需音量，以提供清晰、高质量的音乐和语音播放。
3.控制系统：仪用放大器可用于工业自动化和控制系统中，对传感器信号进行放大和处理，以便实现精确的控制和反馈。
简述放大器的历史和技术指标
简述放大器的历史和技术指标自从爱迪生在1877年发明留声机至今已有120多年了，由当年机械式录音/重播系统发展到现在的高科技数码系统，其中的进步可谓翻天覆地。
不过在这120多年中的音响技术发展却是很不平均的，在发明留声机后的大约60至80年中，音响技术的发展是相当缓慢的不过也取得了一定的成果，例如录放音以电动方式取代了机械方式，开始采用多极真空管等等。
使音响技术得以快速发展是在1927年，美国贝尔实验室公布了划时代的负反馈（负回输，NFB）技术，声频放大器从此开始步入了一个新纪元。
所谓高保真（High Fidelity）放大器，其鼻祖应该是追溯至1947年发表的威廉逊放大器，当时Willianson先生在一篇设计Hi Fi放大器的文章中介绍了一种成功运用负回输技术，使失真降至0.5%的胆机线路，音色之靓在当时堪称前无古人，迅即风靡全世界，成为了Hi Fi史上一个重要的里程碑。
在威廉逊放大器面世后4年，即1951年，美国Audio杂志又发表了一篇“超线性放大器”的文章。
第二年6月，又发表了一篇将威廉逊放大器超线性放大器相结合的线路设计。
由於超线性设计将非线性失真大幅度降低，许多人硌起仿效，再次形成了一个热潮。
超线性设计的影响时至今日21世纪仍然存在，可以说威廉逊放大器和超线性放大器标志著负回输技术在音响技术中的成熟。
从那时候开始，放大器的设计和种类可谓百花争艳。
技术的进步是前70年所望鹿莫及的。
放大器的的规格是衡量其性能的一个重要指标，当然另一个重要指标是以耳朵收货。
常听发烧友说音响器材的规格没多大意义，许多测试数据优良的放大器其声音却惨不忍听。
这话只说对了一半，首先这优良的数据一般是在产品开发阶段测试原型机时得出的。
在大量生产阶段一般来说其性能都会打一定的折扣，视乎器材的档次而定。
其次的就是目前的科技虽然使放大器性能获得很大改善，但要对20~20KHz的声频信号作出人耳无法察觉失真的放大，是一件极不容易的事，况且一般放大器的所谓性能规格只是给出寥寥几项数据，其中大多数只是在某些特定条件下测量的。
仪表放大器原理
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。
总之，仪表放大器作为一种常见的电子仪器，在各个领域都有着重要的应用。
通过对仪表放大器的工作原理和应用进行深入了解，可以更好地理解和应用这一技术，为相关领域的工程和科研工作提供有力的支持。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读！。
被完全误解的三运放仪表放大器
被完全误解的三运放仪表放大器时间：2010-06-24 04:22:28 来源：作者：Bonnie C. Baker德州仪器(TI) 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)。
2024年仪表放大器市场发展现状
仪表放大器市场发展现状引言仪表放大器是一种将电信号放大到可测量范围内的设备。
在各个领域的测量、控制和实验中，仪表放大器起着至关重要的作用。
本文将对仪表放大器市场的现状进行分析，包括市场规模、市场竞争和市场趋势。
市场规模仪表放大器市场在过去几年里持续增长。
随着工业自动化的不断推进和电子产品的普及，对仪表放大器的需求不断增加。
根据市场研究公司的数据，仪表放大器市场的年复合增长率达到了XX%，预计在未来几年内仍将保持较高增长。
市场竞争仪表放大器市场竞争激烈，主要由几家大型企业垄断。
这些企业凭借自己的技术实力、品牌知名度和市场渠道优势，占据了市场份额的大部分。
然而，市场上也存在一些中小企业，它们通过技术创新和价格竞争来争夺市场份额。
随着技术的进步和市场需求的变化，市场竞争格局可能会发生变化。
市场趋势1.技术进步：随着科技的不断发展，新的仪表放大器技术不断涌现。
一些新技术，如超高频放大器和低噪声放大器，正在逐渐改变市场格局。
企业应密切关注新技术的发展，并及时调整产品结构，以满足市场需求。
2.自动化需求：随着工业自动化的普及，对仪表放大器的需求也在增加。
自动化生产线需要大量的仪表放大器来进行测量和控制，这为市场带来了新的机遇。
3.精密测量需求：一些行业对精密测量的需求不断增加，如航天、国防和科学研究领域。
这些领域对仪表放大器的要求更高，需要更高精度、更低噪声的产品。
企业应针对不同行业的需求进行研发，并提供定制化的解决方案。
总结随着工业自动化的推进和科技的发展，仪表放大器市场迎来了增长的机遇。
然而，市场竞争也越发激烈，企业需要不断创新和调整产品结构以适应市场需求。
未来，技术进步、自动化需求和精密测量需求将是仪表放大器市场发展的主要趋势。
企业应抓住机遇，积极适应市场变化，以取得更大的竞争优势。
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。
运算放大器的参数、选型与应用
运算放大器的参数、选型与应用唐桃波长江大学国家级电工电子实验教学示范中心创新基地长江大学石油仪器研究室1•1930年TI的前身Geophysical service inc.成立，主要研发地震仪与石油探测仪。
•1950年Geophysical service inc.上市同时改名为TI。
•1956年Burr-Brown Research公司成立。
•1958年7月TI公司的Jack Kilby发明了集成电路(integrated circuit)简称IC。
•1963年Fairchild公司的Bob widlar发明了世界上第一片世界公认的单片集成电路运放μA702但是不是很成功。
•1965年1月MATT LORBER和RAY STATA创建了ADI公司。
•1965年11月Fairchild公司的Bob widlar发明了μA709大获成功，但是μA709不稳定,易烧坏，易锁闭。
•1967年Bob widlar离开Fairchild加入NSC（National Semiconductor后并入TI），同年发表了LM101，后来陆续开发了LM301,LM307，LM308，LM318，LM309等运放。
•1969年Fairchild公司的Dave Fullagar发表了发明了世界上第一款内置30pF相位补偿电容的运放μA741一直应用至今，现在还是各大高校模电实验的首选运放。
2•1975年PMI公司的George Erdi发表了世界上第一款精密运放OP07（后逐渐发展出OP27 OP37 OP177及OP27的JFET版本OPA627，OP37的JFET版本OPA637）.由于OP07太过经典，各大公司都推出了自己的相关产品。
•1972年NSC公司的Russell and Frederiksen引入新技术设计出LM324.•1975年RCA公司发布了CMOS运放CA3130.•1976年NSC公司发布了JFET运放LF356.•1978年TI发布了TL06X TL07X TL08X系列低价格JFET运放。
斩波运算放大器之后的仪表放大器时代
斩波运算放大器之后的仪表放大器时代如果问及仪器|仪表放大器名称的由来，似乎唯一解释就是：其对共模信号抑制及高精度的性能恰恰适于工业仪表应用。
但不仅如此，德州仪器此次推出仪表放大器INA333的历史，更可追溯到50多年前。
早在1954年，美国专利“稳定直流放大器”就已经拥有了斩波放大器的雏形，但当时很多产品还只是分立器件。
所谓“斩波”来源于英文chopper，是“断路”的意思，其本质就是开关。
而继而发展的斩波运算放大器脱离了传统放大器结构，将放大器数目增加到了4个，同时在其内部有一个模拟开关，是两相时钟，在放大器输入端针对不同时钟进行切换，这样就消除了正端和负端的不匹配性，可以降低温漂。
从整个输入端和输出端来看，整体性能得到很大提高。
“斩波”之后但“斩波放大器早已过时，”德州仪器高性能模拟产品业务拓展经理宋浩然对电子工程世界如是说。
那么，在斩波放大器之后，我们究竟期待着什么样的技术？诚然，传统斩波运算放大器提高了性能和温漂稳定性，但在频率上会产生奇次谐波的干扰。
而德州仪器此次推出的最新仪表放大器INA333正是改善了上述原因带来的不良影响，通过使用开关电容代替了传统放大器中简单开关模型，从而形成陷波滤波器。
图中蓝色是滤波器曲线，因为与其内部时钟同步，其毛刺比如1倍、3倍、5倍、7倍频率正好和陷波滤波器点同频。
一般在fc上噪音比较大，滤波器正好可以把这一点的幅度降低。
蓝色部分和红色部分是相乘的关系，相乘的结果会造成谐波抑制，从输入端口和输出端口看，就表现出这些噪音没有了。
也就是说，这种同步陷波滤波器技术在在保证温漂变小的同时，把传统放大器不利影响滤除掉了。
同时，在应用过程中，同步陷波滤波器在相应阶段的射频或者外部干扰，也会被滤波器抑制。
此前，德州仪器在同步陷波滤波器技术基础上也开发了几款产品，如OPA333、INA210等。
OP A333失调电压为0.01微伏、温漂为0.01微伏每度、带宽为350kHz，典型静态电流为0.025毫安，供电最低可为1.8V，非常适合为手持和电池供电。
运算放大器与仪表放大器
两个输出端，两个供电电源端。
4
运算放大器
应用 比例、加、减、对数、指数、积分、 微分等运算。
①信号的运算电路
②信号的处理电路
有源滤波器、精密整流电路、电 压比较器、采样—保持电路。
③信号的发生电路
产生方波、锯齿波等波形。
5
运算放大器典型电路
加法器
ui1
R1
R2 i-
Rf
u-= u+=0 i-=0
具有“检测”端和“参考”端 仪表放大器的独特之处在于带有“检测”端和“参考”端，
允许远距离检测输出电压而内部电压压降和地线压降的影响可减 至最小。
14
仪表放大器分类
仪表放大器 （增益设置）
固定增益仪表放大器
电阻设置增益 可设置增益 仪表放大器 引脚设置增益 软件可编程增益
单电源仪表放大器
仪表放大器 （工作电源）
CMRR = 20lg | Ad/ Ac | dB ;仪表放大器的共模抑制比一般在 70~100db以上。 高输入阻抗 仪表放大器的同相和反相输入端的阻抗都很高而且相互十 分平衡，其典型值为109~1012 Ω 。
12
仪表放大器特点
低噪声 由于仪表放大器必须能够处理非常低的输入电压，因此仪
表放大器不能把自身的噪声加到信号上，在1kHz条件下，折合 到输入端的输入噪声要求小于10nV/Hz。
+ ui _
Ri
i_ + u+ i + + uR2 R1
+ uo _
7
运算放大器典型电路
电压跟随器
_
+ ui _
特点:
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如果问及仪器|仪表放大器名称的由来，似乎唯一解释就是：其对共模信号抑制及高精度的性能恰恰适于工业仪表应用。
但不仅如此，德州仪器此次推出仪表放大器INA333的历史，更可追溯到50多年前。
早在1954年，美国专利“稳定直流放大器”就已经拥有了斩波放大器的雏形，但当时很多产品还只是分立器件。
所谓“斩波”来源于英文chopper，是“断路”的意思，其本质就是开关。
而继而发展的斩波运算放大器脱离了传统放大器结构，将放大器数目增加到了4个，同时在其内部有一个模拟开关，是两相时钟，在放大器输入端针对不同时钟进行切换，这样就消除了正端和负端的不匹配性，可以降低温漂。
从整个输入端和输出端来看，整体性能得到很大提高。
“斩波”之后
但“斩波放大器早已过时，”德州仪器高性能模拟产品业务拓展经理宋浩然对电子工程世界如是说。
那么，在斩波放大器之后，我们究竟期待着什么样的技术？
诚然，传统斩波运算放大器提高了性能和温漂稳定性，但在频率上会产生奇次谐波的干扰。
而德州仪器此次推出的最新仪表放大器INA333正是改善了上述原因带来的不良影响，通过使用开关电容代替了传统放大器中简单开关模型，从而形成陷波滤波器。
图中蓝色是滤波器曲线，因为与其内部时钟同步，其毛刺比如1倍、3倍、5倍、7倍频率正好和陷波滤波器点同频。
一般在fc上噪音比较大，滤波器正好可以把这一点的幅度降低。
蓝色部分和红色部分是相乘的关系，相乘的结果会造成谐波抑制，从输入端口和输出端口看，就表现出这些噪音没有了。
也就是说，这种同步陷波滤波器技术在在保证温漂变小的同时，
把传统放大器不利影响滤除掉了。
同时，在应用过程中，同步陷波滤波器在相应阶段的射频或者外部干扰，也会被滤波器抑制。
此前，德州仪器在同步陷波滤波器技术基础上也开发了几款产品，如OPA333、INA210等。
OP A333失调电压为0.01微伏、温漂为0.01微伏每度、带宽为350kHz，典型静态电流为0.025毫安，供电最低可为1.8V，非常适合为手持和电池供电。
而INA210的失调电压为35微伏、温漂为0.5微伏每度、带宽为14kHz、供电最低为2.7V。
与前两款产品不同，INA333失调电压为25微伏、带宽150kHz。
通常2.7V 供电电压在业界已经算比较低，但INA333的供电电压可达1.8V，且为轨对轨地输入、输出，据宋浩然介绍，该器件将在2008年7月发布样片。
通常，德州仪器产品中，名称以OPA开头的器件是运算放大器，比如OPA333。
而仪表放大器如INA333，其内部实际有三个放大器，且应用场合和通用放大器有一些区别：通用放大器比较灵活，输入、输出可以灵活使用，而仪表放大器几乎把输入和输出基本确定。
也可以这样理解：仪表放大器是三颗放大器加一些电阻集成的放大器。
而采用三颗放大器组合而成的INA333，正是将噪声、Vos漂移、Ib、Vos、Iq等指标集于一身，是“整体优势最理想的器件”。
三颗运算放大器结构的仪表放大器所带来的好处是显而易见的：
首先INA333主要用在共模信号较高、而有用信号较小的情况下，在此基础上，只要通过外部电阻就可以调节整个放大器的增益。
同时因为仪表放大器的电阻都集成在内部，所以制造工艺比较接近，而且电阻均由同种材料制成，所以其温漂大小非常接近。
同时，由于仪表放大器的输入阻抗非常高，会对射频干扰非常敏感，从而产生失调电压，所以INA333内部又加入了射频滤波器。
其中，INA333的性能中最
关键的就是低噪声和低功率，在产品功耗很大的情况下，噪声非常小。
据宋浩然介绍，该产品最大失调电压为25微伏、失调电压漂移是0.1微伏每度，如果产品工作在-40摄氏度到125摄氏度，其工作温度就会在160摄氏度，该数字远远大于常温范围，所以温漂的指标就非常关键。
惯常的概念认为，如果功耗比较低，噪声就会提高。
实际上，INA333有非常好的噪声和功率比，如果电流为75微安、噪音则为50纳伏，目前封装是MSOP-8。
此外，INA333采用了德州仪器的HPA07工艺，该工艺主要是高精度工艺，此外，德州仪器的主打产品还有高速度工艺BiCom3、高功率工艺LBC和高密度工艺AO35，不同的工艺有不同产品类型，而且性能不断增强，包括高压扩展和工艺集成。
当然，为使客户工作更轻松简单、准确性更高。
TI的Analog eLAB会加速设计进程，帮助客户从前端学习、培训、应用手册的理解，到产品选型、终端解决方案以及信号链原型五金|工具，最后到仿真工具实践、24小时内提供样片等解决客户的所有问题。
瞄准便携医疗
那么，这样一款产品，与已有的OPA333和INA210的应用领域是否有重合呢？这恐怕是盘桓在大多数人头脑中的疑问。
“INA333主要用在便携式医疗设备当、手持式仪表、数据采集以及称重天平等领域，”宋浩然说。
比如医疗电子中的便携式心电图（ECG）系统，心脏的信号会经过导线进入产品，通过信号处理，同时因为每个人共模电压不尽相同，且这个共模电压远远大于心脏产生的电压（几十毫伏），同时工作电压也高达几十伏，那么，如何将心脏产生的电压采集出来，也就将问题抛给了仪表放大器。
仪表放大器会将共模信号去掉，提取有用信号。
所以在ECG电路系统最前端要增加一颗仪表放大器。
而且当心电图测试系统越来越小、电源|稳压器也越来越低，INA333功耗小、噪声小的优势也就更加显现。
此外，称重天平或桥接传感器也是INA333的另外一个应用目标市场。
称重天平一般会有两路，一路没有增益、一路将信号放大，然后进行采集。
但由于传感器输出阻抗一般非常小，只有几百欧姆或几千欧姆，它对电路放大要求的输入指标非常高，所以也需要仪表放大器。
在整个系统中，随着温度漂移产生很多的噪声，而称重天平对噪声的要求也是比较高的，如低噪声、低温漂等，所以INA333也非常适合在这个产品中应用。
此外，称重天平的手持化发展，从而使得INA333的低功耗特性也拥有一定空间。
纵观半导体行业的信号链，现实世界中的温度、压力、湿度、速度、流量，声音等真实存在的物理量，即模拟信号，要经过数字化处理，其中包括各式各样的数据转换器、各式各样的数字信号处理器以及不可或缺电源管理芯片。
其中，放大器基本处于信号链的最前端，实施对模拟信号的处理。