集成仪表放大器的基本电路

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信号放大电路是传感器信号调理最常用的电路，目前的放大电路几乎都采用运算放大器，由于其输入阻抗高、增益大、可靠性高、价格低廉等优点，得到了广泛的应用。常用的放大器有运算放大器、仪表放大器、可编程增益放大器和隔离放大器。  
当传感器工作环境恶劣时，传感器的输出存在着各种噪声，且共模干扰信号很大，而传感器输出的有用信号又比较小，输出阻抗又很大，同时测量电桥的输出也需要与一个高阻抗的接口电路相连接，且输出信号没有一端是接地的，这时一般运算放大器已不能胜任，可考虑采用仪表放大器。
集成仪表放大器的具体电路多种多样，但是很多电路都是在如图1所示电路的基础上演变而来的。该仪表放大器是由3个运算放大器和电阻网络构成，其中A1、A2两个同相放 大器组成前级，为对称结构。输入信号1V、2V加在A1、A2的同相输入端，从而具有高抑制共模干扰的能力和高输入阻抗。差动放大器A3为后级，它不仅切断共模干扰的传输，还将双端输入方式变换成单端输出方式，适应对地负载的需要。

仪表放大器原理图
为了提高仪表放大器的共模抑制比，要求R4/R6和R6/R7相差尽可能小，R2为用于调节放大系数的内部电阻或外接电阻，一般选用金属膜或线绕电阻。调节增益时，不用调节R4～R7这些电阻。如果希望调节增益，对于外接电阻，可改变电阻R2实现，这样对仪表放大器的CMRR影响不大。
此电路保证用户只需要外接一个电阻即可实现由1到上万倍的增益精确设定，减少了由于增益误差带来的数据采集误差，同时这种结构保证其具有高输入阻抗和低输出阻抗， 高共模抑制比和低温漂。