儀用放大器的介紹

1、一、儀用放大器的介紹：     儀用放大器與很多放大電路一樣，都是用來放大信號的用的，但儀用放大電路的特點是，它所測量的信號通常都是在噪聲環(huán)境下的微小信號。而噪聲通常都是公共模噪聲，所以在電路設計要求上，電路有很高的共模抑制比，利用共模抑制比將信號從噪聲中分離出來。因此好的儀用放大器測量的信號能達到很高的精度，在醫(yī)用設備、數(shù)據(jù)采集、檢測和控制電子設備等方面都得到了廣泛的應用。例：      在這些應用中，信號源的輸出阻抗常常達幾k或更大，因此，儀表放大器的輸入阻抗非常大通常達數(shù)G，它工作在DC到約1 MHz之間。在

2、更高頻率處，輸入容抗的問題比輸入阻抗更大。高速應用通常采用差分放大器，差分放大器速度更快，但輸入阻抗要低。二、儀用放大器的基本電路：    大多數(shù)儀用放大器采用3個運算放大器排成兩級：一個由兩運放組成的前置放大器，后面跟一個差分放大器。前置放大器提供高輸入阻抗、低噪聲和增益。差分放大器抑制共模噪聲，還能在需要時提供一定的附加增益。如下圖：  三運放方案是儀表放大器采用的惟一結構嗎？     可以采用具有兩個運放的較少元器件的結構替代，但有兩個缺點(圖 1b)。首先，不對稱的結構使CMRR較低，特別是高頻時。其次，可用于第一級

3、的增益量有限。輸出級誤差則反饋回輸入端，導致相對入的噪聲和補償誤差更大。 也有單運放組成的儀用放大器，在最基本的拓撲結構中，一個儀用放大器可由一個單一的運算放大器，見附錄.三、儀用放大器的信號放大原理：    現(xiàn)所設計的儀用放大器是三運放結構，如上圖。它是由運放A1，A2按通向輸入接法組成第一級查分放大電路，運放A3組成第二級差分放大電路。在第一級電路中，Vi1,Vi2分別加到A1和A2的同向端，Rg和R5、R6組成的反饋網絡，引入了負反饋。由A1、A2虛短可得Vi1=V2；Vi2=V3；       

4、                            3.1又由A1、A2虛斷可得                                     &

5、#160;3.2又由A3虛斷可得    ；整理得                        3.3                         ；整理得          

6、            3.4由A3虛短可得  V5=V6；                                             3.5則由3.3式、3.4式和3.5式可得

7、0; 整理后可得                      3.6在上式中，如果我們選取電阻滿足  的關系，則輸出電壓可化簡為                                   &#

8、160;           3.7根據(jù)式3.2和3.7我們可以得到                               3.8而我們?yōu)榱耸请娐穼ΨQ，提高儀用放大器性能，我們選取電阻應滿足R5=R6的關系，且VREF通常接地，當我們對儀用放大器進行電路調零時，我們才會將VREF賦予一定電壓（這在后面進行電路調零

9、時會具體講到），最終我們會得到輸出電壓的關系式為                                            3.9電壓增益則為                 &

10、#160;                          3.10    從該式中我們可直觀的看到，我們可以根據(jù)選取R2/R1 和R5/Rg 電阻的比例關系，來達到不同的信號放大比例要求。所以電阻的選取也是儀用放大器設計最重要的環(huán)節(jié)之一。很多儀用放大器芯片，考慮到電路的穩(wěn)定和安全，一般都固定R1R6的阻值，只將Rg設置成可調（在后面會有相應說明）。    在前面我們提到過儀用放大