仪表放大器是精密增益（yì）模（mó）块，输入为（wéi）差分式（shì），输出可以是差分式，也可（kě）以是（shì）相（xiàng）对于参（cān）考端的单端式。这些器（qì）件（jiàn）能够放大两（liǎng）个输入（rù）信号电压之（zhī）间的（de）差（chà）值，同时抑制两个输入端共有的任何信（xìn）号。仪表（biǎo）放（fàng）大器广泛用（yòng）于（yú）许多（duō）工业、测量、数据采（cǎi）集（jí）和医（yī）疗应用（yòng），这些应用要求在高噪声（shēng）环境（jìng）下保持直流精（jīng）度和增益精（jīng）度，而（ér）且其中存在大共模信号（hào）（通常（cháng）为交流电力线频率）。

仪表（biǎo）放大（dà）器（qì）有（yǒu）什么（me）作用？ 

仪（yí）表放（fàng）大器用来（lái）测量噪声环境中的弱（ruò）信号。由于噪（zào）声通常是（shì）共模的，而信（xìn）号应该是差分的，所以仪表放大器利 用其共模抑制（zhì）(CMR)特性将有（yǒu）用（yòng）信号（hào） 与噪声区分（fèn）开。 

在仪表放大器应（yīng）用中（zhōng）的信号源通常具（jù）有几千欧姆(kΩ)甚至更大的输出阻抗，因此仪（yí）表放大器应（yīng）该（gāi）具有非（fēi）常（cháng）高（gāo）的输入阻抗(通常能够达到数（shù）吉欧姆)。仪表放大器的工作频率（lǜ）一般从直流(DC)到大约（yuē）1MHz之间（jiān）。

当频率超过1MHz时（shí），输入电容问（wèn）题（tí）比输入（rù）电阻更重要。通常使用差分放大器处理高（gāo）速（sù）应用，这样虽然提高了速度，但却降低了输（shū）入（rù）阻抗（kàng）。 仪表放大器有（yǒu）那些主要技术指标？设计仪表放（fàng）工（gōng）程师需要考虑（lǜ）的主（zhǔ）要性（xìng）能指标包括（kuò）：电源电流（liú）、-3dB 带宽、共模抑制比(CMRR)、输（shū）入失调电压和失调电压随温度的漂移（yí）以及 输（shū）入端的噪声和输入偏置电（diàn）流。 

仪表放大器的内部原理（lǐ）如何？ 

大多数的仪表放大（dà）器是（shì）由三个运算放大器构成。这些运算放大器可（kě）分（fèn）为两级（jí）：两个运算放大器用（yòng）作前置放大器，其后跟随一个差分放（fàng）大器。

图一

前（qián）置放大器提供高输入（rù）阻抗、低噪 声和增益级。差分放大（dà）器抑制共模噪 声，并（bìng）能提供必要的额外（wài）增益。

仪表放大器仅有（yǒu）三个（gè）运算放大器是不是仪表放（fàng）大器的唯一（yī）架构？ 

其（qí）实不是，另一种仪（yí）表放大器（qì）架（jià）构是采用两（liǎng）个运算放大器（qì），它可节省元件（jiàn）数量，但却（què）存在两个缺（quē）点(见（jiàn）图1b)： 

1. 非对称的（de）体系结构（gòu）降低了CMRR， 尤其是在高（gāo）频情（qíng）况下；

2. 仅用一级放 大（dà）使其增（zēng）益受（shòu）到限制。

由于输出（chū）级的 误（wù）差影响到输入级，从而导致折合到输入端的噪声和失调误差变大。

如何防止仪表（biǎo）放大（dà）器（qì）的输（shū）入端（duān）过压？ 

设计工程师需要外部限流电阻器防止 太大的驱动电流在内部ESD箝位二极（jí）管产生（shēng）过（guò）压。限流电（diàn）阻器的阻值取决于仪表（biǎo）放大（dà）器的噪（zào）声水（shuǐ）平（píng）、电（diàn）源电压和所（suǒ）需的（de）过压保（bǎo）护。仪表放大器的使用说明中给出了推荐值。由于限流电阻器增加了噪声，所 以另一种方法（fǎ）是使（shǐ）用外部（bù）大电流箝位（wèi）二极管（guǎn），以（yǐ）大（dà）幅度减小（xiǎo）阻值。不幸的是，大多数普通二极管都具有很（hěn）高的泄漏（lòu）电流，会在仪（yí）表放大（dà）器输出端产生很大的（de）失调误差；由（yóu）于这种（zhǒng）漏（lòu）电流与温度呈指数关系（xì）增加，所以设计工（gōng）程师在高阻抗信号（hào）源应用中不应使用普通二极管。