儀表放大器是什么

　　儀表放大器是一個(gè)特殊的差動(dòng)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(hào)。儀表放大器是一種具有差分輸入和相對(duì)參考端單端輸出的閉環(huán)增益組件，具有差分輸入和相對(duì)參考端的單端輸出。與運(yùn)算放大器不同之處是運(yùn)算放大器的閉環(huán)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(nèi)部反饋電阻網(wǎng)絡(luò)。儀表放大器的 2 個(gè)差分輸入端施加輸入信號(hào)，其增益即可由內(nèi)部預(yù)置，也可由用戶通過(guò)引腳內(nèi)部設(shè)置或者通過(guò)與輸入信號(hào)隔離的外部增益電阻預(yù)置。

　　儀表放大器特點(diǎn)

　　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(hào)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(diào)和比例系數(shù)誤差能通過(guò)外部的調(diào)整來(lái)修正，但是線性誤差是器件固有缺陷，它不能由外部調(diào)整來(lái)消除。一個(gè)高質(zhì)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(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移

　　儀表放大器的失調(diào)漂移也由輸入和輸出兩部分組成，輸入和輸出失調(diào)電壓典型值分別為100μV和2mV。

　　儀表放大器有什么用

　　目前儀表放大器在多方面已經(jīng)得到運(yùn)用，典型應(yīng)用如下：

　　1、高邊監(jiān)視器

　　最簡(jiǎn)單的高邊監(jiān)視器通常需要一個(gè)精密運(yùn)算放大器和一些精密電阻，常見(jiàn)的高邊測(cè)量都采用經(jīng)典的差分放大器（用作增益放大和高邊到地的電平轉(zhuǎn)換）。雖然很多應(yīng)用中也會(huì)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精確才能獲得可接受的共模抑制比，任一個(gè)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(jié)構(gòu)時(shí)，有一個(gè)需要特別關(guān)注的參數(shù)，即在放大器任何輸出擺幅下，輸入共模電壓的范圍均應(yīng)包括高邊電壓加上一個(gè)安全裕量。

　　2、電平轉(zhuǎn)換器

　　此電路的工作原理可以這樣來(lái)理解，將max4198看作一個(gè)三輸入求和放大器（如圖7所示），其電壓傳輸函數(shù)為Ｖｏｕｔ＝Ｖｂ－Ｖａ＋Ｖｓｈｉｆｔ，此式表明，輸出由差分信號(hào)與REF輸入電壓的代數(shù)和所決定，VREF可為任意值，它不會(huì)使max4198的放大器輸出飽和，max4194也適合作一個(gè)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(yīng)力測(cè)量

　　三運(yùn)放拓?fù)涞恼嬲齼?yōu)勢(shì)是其能夠進(jìn)行真正的差分測(cè)量（很高的cmr），同時(shí)又有非常高的輸入阻抗，這些特點(diǎn)使其得到了廣泛應(yīng)用，特別是在信號(hào)源阻抗非常高的場(chǎng)合。為使信號(hào)源對(duì)地的漏電流達(dá)到最小，本例采用了一些防護(hù)技術(shù)，信號(hào)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(gè)包括惠斯通電橋傳感器的放大電路，對(duì)該電路的電橋阻抗可適當(dāng)減小，并不會(huì)降低儀表放大器的cmr值。

　　放大電路增加調(diào)零電路

　　想在這個(gè)電路中增加一個(gè)調(diào)零電路，讓輸出電壓在常態(tài)時(shí)為零。這是一個(gè)壓力傳感器的放大電路，常態(tài)時(shí)傳感器有4~5mv的輸出。

　　1、這個(gè)電路僅當(dāng)U3的1腳和3腳都輸出正電壓，而且1腳電壓大于3腳電壓的條件下才能正常工作。首先檢查傳感器U3是否符合條件。

　　2、在電源和地之間接一個(gè)5K的電位器，斷開(kāi)LM324 8腳和14腳分別與后面100K電阻的連接，將LM324的3腳所接100K電阻左端接地，將LM324的2腳所接100K電阻的左端連到電位器中間抽頭，調(diào)節(jié)電位器觀察LM324的一腳輸出，看其最小輸出能否達(dá)到0V。如果不能，那么該電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)零了。

　　3、如果上面試驗(yàn)可以調(diào)零，那么恢復(fù)斷開(kāi)的8腳、14腳對(duì)各自后面100K電阻的連接，另在在LM324的2腳接一個(gè)100K大電阻到電位器的中間抽頭， 即可通過(guò)調(diào)節(jié)電位器將LM324的1腳輸出降低到0V了。