仪表放大器电路图

仪表放大器(英语:instrumentationamplifier或称精密放大器简称INA),差分放大器的一种改良,具有输入缓冲器,不需要输入阻抗匹配,使放大器适用于测量以及电子仪器上。特性包括非常低直流偏移、低漂移、低噪声、非常高的开环增益、非常大的共模抑制比、高输入阻抗。仪表放大器用于需要精确性和稳定性非常高的电路。

 

 

 

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,即高增益时 CMRR 较高,低增益时较低。

 

2、较小的线性误差

输入失调和比例系数都能通过外部调整加以修正,而线性误差则是器件的固有缺陷,不能用外部调整来消除。因此,仪表放大器线性误差小的特点,是由厂家通过采用先进生产工艺和芯片结构设计来实现的。对于一个高性能的仪表放大器来说,线性误差为 0.01%,有的甚至能达到 0.0001%.

 

3、高输入阻抗

在实际应用电路中信号源阻抗可能很高或不平衡,为了能很好的匹配,仪表放大器的输入阻抗不但很高,而且还具有良好的匹配性能。输入阻抗的典型值为 109-1012 欧姆。

 

4、低噪声

仪表放大器经常被用在恶劣的环境中,完成较弱信号的拾取和预处理,所以要求它必须是低噪声器件,信噪比太低就不能工作。在正常情况下,当输入信号的频率为 1kHZ 时,折合到仪表放大器输入端的噪声应小于 10nV/Hz。为了提高信噪比,一般不希望仪表放大器把自身的噪声加到信号上。

 

5、低失调电压和低失调电压漂移

仪表放大器的失调电压漂移由两部分组成,及输入和输出两部分。每一部分均对总增益有影响,但当增益提高时输入部分的失调漂移将成为主要的误差源,而输出部分的影响可以忽略。输入和输出失调的典型值分别为 100V 和 2mV. 此外,仪表放大器具有优秀的稳定性当工作条件发生变化时,其关键参数仍然保持稳定。而且使用方便,只须检测两个输入端的电位差。另外,由于它的集成度高,主要元件都做在芯片内部,外围元件少。