仪表放大器是精密增益（yì）模块（kuài），输入（rù）为差分式，输出可以是差分式（shì），也可以是相对于（yú）参考端的单（dān）端式。这些器件能够放大两个输入信号（hào）电压之间的（de）差值（zhí），同时抑制两（liǎng）个输（shū）入（rù）端共（gòng）有（yǒu）的任何信号（hào）。仪表放大器广泛（fàn）用于（yú）许（xǔ）多工业（yè）、测量、数据采集和医疗应（yīng）用（yòng），这些应用要求在高噪声（shēng）环境下保持直流精度和增益精度，而（ér）且其中存在（zài）大（dà）共模信号（hào）（通常为交（jiāo）流（liú）电力线频率）。

仪表放大器有什（shí）么作用？ 

仪表（biǎo）放大器用来测量噪声环境（jìng）中的弱信（xìn）号。由于噪声通常是（shì）共模（mó）的，而信号应该是差分的，所以仪表放大器利 用其共模抑制(CMR)特（tè）性将有用（yòng）信号 与噪（zào）声区（qū）分开。 

在仪表放大器应用中的（de）信号源通常（cháng）具有几千欧姆（mǔ）(kΩ)甚至更（gèng）大的输（shū）出阻抗，因（yīn）此仪表（biǎo）放大器应该具有非（fēi）常（cháng）高的输入阻抗(通常能够达到数吉欧姆)。仪表放大器（qì）的工作频率一般（bān）从直流(DC)到（dào）大约1MHz之间。

当频（pín）率超过1MHz时，输入电容问题比输入电阻更重要。通（tōng）常（cháng）使用（yòng）差分放大器处理高速应用，这（zhè）样虽然（rán）提高（gāo）了速（sù）度（dù），但却降低了输入阻抗。 仪表放大器有那些主要技术指标？设计仪表（biǎo）放工程师需（xū）要考虑（lǜ）的主要（yào）性能指（zhǐ）标包括（kuò）：电（diàn）源电流、-3dB 带宽、共模（mó）抑制比(CMRR)、输入失调电压和（hé）失调电压随（suí）温度的漂移以及 输（shū）入端的噪声和（hé）输入偏置电流。 

仪表放大器的内部原理如何？ 

大多数的仪表放（fàng）大器是由三个运（yùn）算放大器构（gòu）成。这些运算放大器（qì）可分（fèn）为两（liǎng）级：两（liǎng）个运算放（fàng）大器用作前置放大器，其（qí）后（hòu）跟随一个（gè）差分放大器。

图一

前置放大器提供高输（shū）入阻抗、低（dī）噪 声（shēng）和增益级。差分放（fàng）大器（qì）抑制（zhì）共模噪 声，并能提供（gòng）必要的（de）额外增益。

仪表放大器（qì）仅（jǐn）有三个运算放大（dà）器是不是仪表放大（dà）器的唯（wéi）一架构？ 

其实（shí）不是，另一种仪表放大器架构是采用（yòng）两个运算放大器，它可（kě）节省元（yuán）件数（shù）量，但却存在（zài）两个缺（quē）点(见（jiàn）图1b)： 

1. 非对称的体系结（jié）构（gòu）降（jiàng）低了CMRR， 尤其是在高频情况下；

2. 仅用一级放（fàng） 大使其增（zēng）益受（shòu）到限制。

由于输出级的 误差影响到（dào）输入（rù）级（jí），从而导致折合到输（shū）入（rù）端（duān）的噪声和失调误差变（biàn）大。

如何（hé）防止（zhǐ）仪表（biǎo）放大器的输入端过压？ 

设计工程（chéng）师（shī）需要外部限流电阻器（qì）防止 太大的（de）驱动电流在内部ESD箝位二（èr）极管（guǎn）产（chǎn）生过压。限流电阻器的阻值取决于仪表放（fàng）大器（qì）的噪声水平、电（diàn）源电压和（hé）所需的过（guò）压保（bǎo）护。仪表放大（dà）器的（de）使（shǐ）用说明中给（gěi）出了推荐值。由于（yú）限流电阻（zǔ）器（qì）增加了（le）噪声（shēng），所 以另一种方法是使用外部大电（diàn）流箝位二极管（guǎn），以大幅度减小阻（zǔ）值。不幸的是，大多数普通二极管都具（jù）有（yǒu）很高（gāo）的泄（xiè）漏电流，会在（zài）仪表放大器输出端产生很大的失调误差；由于这种漏电流与温（wēn）度（dù）呈指数关系增（zēng）加（jiā），所以设计工程师在高（gāo）阻抗信号（hào）源应用（yòng）中不应（yīng）使（shǐ）用普通二极管。