隨著電子技術的飛速發展，運算放大電路也得到廣泛的應用。儀表放大器是一種精密差分電壓放大器，它源于運算放大器，且優于運算放大器。儀表放大器把關鍵元件集成在放大器內部，其獨特的結構使它具有高共模抑制比、高輸入阻抗、低噪聲、低線性誤差、低失調漂移增益設置靈活和使用方便等特點，使其在數據采集、傳感器信號放大、高速信號調節、醫療儀器和高檔音響設備等方面倍受青睞。儀表放大器是一種具有差分輸入和相對參考端單端輸出的閉環增益組件，具有差分輸入和相對參考端的單端輸出。與運算放大器不同之處是運算放大器的閉環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部反饋電阻網絡。儀表放大器的 2 個差分輸入端施加輸入信號，其增益即可由內部預置，也可由用戶通過引腳內部設置或者通過與輸入信號隔離的外部增益電阻預置。

下文介紹儀表放大器的正確使用方法。

阻容元件匹配

由於（IB1R1）-（IB2R2）=ΔVOS，R1和R2之間的任何不匹配都將引起輸入失調不平衡（IB1-IB2），產生輸入失調電壓誤差。一條有用的規則是保持IBR《10mV。

耦合儀表放大器輸入推薦的阻容元件值

ADI公司儀表放大器的輸入偏置電流根據其輸入結構不同而變化很大。但是，大多數的最大輸入偏置電流都在1.5nA和10nA之間。表1給出采用1%金屬薄膜電阻器用於AC耦合的典型的阻容值以及每個輸入的偏置電流值。

變壓器耦合輸入推薦的DC返回路徑

輸入接地返回的重要性

當使用儀表放大器電路時出現的一個最常見的應用問題是缺乏為儀表放大器的輸入偏置電流提供一個DC返回路徑。這通常發生在當儀表放大器的輸入是容性耦合時。下圖示出這樣一個電路。這里，輸入偏置電流快速對電容器C1和C2充電直到儀表放大器的輸出“極端”，達到電源電壓或地電位。

每個輸入端和地之間的高阻值電阻器提供一個有效的DC返回路程。解決上述問題的方法是在每個輸入端和地之間添加一個高阻值電阻器（R1，R2）。輸入偏置電流現在可以自由流入地并且不會像以前那樣產生大輸入失調。在過去的電子管電路中，產生類似的效應，需要在柵極（輸入）和地之間使用一個柵極 漏電阻以放空積累的電荷（柵極上的電子）

單電源運算放大器電路的退耦

最后，單電源運算放大器電路需要偏置共模輸入電壓幅度以控制AC信號的正向擺幅和負向擺幅。當從電源電壓利用分壓器提供偏置電壓時，為了保證PSR的性能就需要合適的退耦。

一種常用但不正確的方法是利用100 kΩ/100 kΩ電阻分壓器（加0.1μF旁路電容）提供VS/2給運算放大器的同相輸入端。使用這樣小的電容值對電源退耦通常是不夠的，因為極點僅為32 Hz。電路出現不穩定（“低頻振蕩”），特別是在驅動感性負載時。

圖（反相輸入）和圖（同相輸入）示出了達到最佳退耦結果的VS/2偏置電路。在兩種情況中，偏置電壓加在同相輸入端，反饋到反向輸入端以保證相同的偏置電壓，并且單位DC增益也要偏置相同的輸出電壓。耦合電容器C1使低頻增益從BW3降到單位增益。

單電源同相輸入放大器電路正確的電源退耦方案。中頻增益=1+R2/R1

如上圖所示，當采用100 kΩ/100 kΩ電阻分壓器時一個好的經驗是，為獲得0.3 Hz的–3 dB截止頻率，應當選用的C2最小為10 ΩF，。而100 μF（0.03 Hz）實際上對所有電路都足夠了。

單電源反相輸入放大器正確的退耦電路，中頻增益= – R2/R1。

正確地提供儀表放大器的參考電壓

一般假設儀表放大器的參考輸入端為高阻抗，因為它是一個輸入端。所以使設計工程師一般總想在儀表放大器的參考端引腳接入一個高阻抗源，例如一只電阻分壓器。這在某些類型儀表放大器的使用中會產生嚴重誤差（見下圖）。

錯誤地使用一個簡單的電阻分壓器直接驅動3運放儀表放大器的參考電壓引腳

例如，流行的儀表放大器設計配置使用上圖所示的三運放結構。其信號總增益為：

參考電壓輸入端的增益為1（如果從低阻抗電壓源輸入）。但是，在上圖所示的電路中，儀表放大器的參考輸入端引腳直接與一個簡單的分壓器相連。這會改變減法器電路的對稱性和分壓器的分壓比。這還會降低儀表放大器的共模抑制比及其增益精度。然而，如果接入R4， 那么該電阻的等效電阻會變小，減小的電阻值等于從分壓器的兩個并聯支路看過去的阻值（50 kΩ），該電路表現為一個大小為電源電壓一半的低阻抗電壓源被加在原值R4上，減法器電路的精度保持不變。

如果儀表放大器采用封閉的單封裝形式（一個IC），則不能使用這種方法。此外，還要考慮分壓電阻器的溫度系數應該與R4和減法器中的電阻器保持一致。最終，參考電壓將不可調。另一方面，如果嘗試減小分壓電阻器的阻值使增加的電阻大小可忽略，這樣會增大電源電流的消耗和電路的功耗。在任何情況下，這種笨拙的方法都不是好的設計方案。

下圖示出了一個更好的解決方案，在分壓器和儀表放大器參考電壓輸入端之間加一個低功耗運算放大器緩沖器。這會消除阻抗匹配和溫度系數匹配的問題，而且很容易對參考電壓進行調節。

利用低輸出阻抗運算放大器驅動儀表放大器的參考電壓輸入端