儀表放大器是一種高增益、直流耦合放大器,它具有差分輸入、單端輸出、高輸入阻抗和高共模抑制比等特點。差分放大器和儀表放大器所采用的基礎部件(運算放大器)基本相同,它們在性能上與標準運算放大器有很大的不同。標準運算放大器是單端器件,其傳輸函數主要由反饋網絡決定;而差分放大器和儀表放大器在有共模信號條件下能夠放大很微弱的差分信號,因而具有很高的共模抑制比(CMR)。它們通常不需要外部反饋網絡。
儀表放大器構成原理
儀表放大器電路的典型結構如下圖所示。它主要由兩級差分放大器電路構成。其中,運放A1,A2為同相差分輸入方式,同相輸入可以大幅度提高電路的輸入阻抗,減小電路對微弱輸入信號的衰減;差分輸入可以使電路只對差模信號放大,而對共模輸入信號只起跟隨作用,使得送到后級的差模信號與共模信號的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。這樣在以運放A3為核心部件組成的差分放大電路中,在CMRR要求不變情況下,可明顯降低對電阻R3和R4,Rf和R5的精度匹配要求,從而使儀表放大器電路比簡單的差分放大電路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2,R3=R4,Rf=R5的條件下,圖1電路的增益為:G=(1+2R1/Rg)Rf/R3。由公式可見,電路增益的調節可以通過改變Rg阻值實現。
儀表放大器的放大倍數公式推導
儀表放大器的放大倍數公式推導如下圖所示
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