仪表放（fàng）大器（qì）是精密增益模块，输（shū）入为差分式，输出可以是差分式（shì），也可以是相对于参考端（duān）的单端（duān）式。这些器件（jiàn）能（néng）够放大两个（gè）输入信号电压之间的（de）差（chà）值（zhí），同（tóng）时抑（yì）制两个（gè）输入（rù）端（duān）共有（yǒu）的任何信号。仪表放大（dà）器广泛（fàn）用（yòng）于许多工业、测量、数据采集和医（yī）疗应（yīng）用，这些应用要求在（zài）高噪（zào）声环境下（xià）保持直流精度和增（zēng）益（yì）精度，而且其中存在大共（gòng）模信号（通（tōng）常为交流电力（lì）线频（pín）率）。

仪表放大（dà）器（qì）有（yǒu）什（shí）么作用？ 

仪表放大（dà）器用来测量（liàng）噪（zào）声环（huán）境中的（de）弱信号。由于噪声通常是共模的，而信号应该是差分的，所以仪表放大器利 用其共模抑制(CMR)特性将有用信号 与（yǔ）噪（zào）声区分开。 

在（zài）仪表（biǎo）放大器应（yīng）用中的信号源（yuán）通常具有几千欧姆(kΩ)甚至更大的输出阻（zǔ）抗，因此仪表放（fàng）大器应该（gāi）具（jù）有（yǒu）非常高的输入阻（zǔ）抗(通常能够（gòu）达到数（shù）吉欧（ōu）姆)。仪表放（fàng）大器的工（gōng）作频率一般从直流(DC)到大约1MHz之间。

当（dāng）频率（lǜ）超过1MHz时，输入电（diàn）容问题比输入电（diàn）阻（zǔ）更重要。通（tōng）常使用差分放大器处理高速应用，这（zhè）样（yàng）虽然提（tí）高（gāo）了速度，但却降（jiàng）低了输入阻抗。 仪表放大器有那些主要技术指标？设计仪（yí）表放工程师需要考虑的主要性能指标包括（kuò）：电源电（diàn）流、-3dB 带宽（kuān）、共模抑制比(CMRR)、输入失调电压（yā）和失调（diào）电压随（suí）温度的漂移以及 输入端的噪声和输入偏置（zhì）电流。 

仪表放大器的（de）内部原理如何（hé）？ 

大（dà）多数（shù）的仪表放（fàng）大器是（shì）由三个（gè）运算放大器（qì）构成。这些运算放大器可（kě）分为两级：两（liǎng）个运算放大器用作（zuò）前置放大器，其后跟随一个（gè）差分（fèn）放大器。

图一

前置放大器提供（gòng）高输入阻抗、低噪 声和增益级。差（chà）分（fèn）放大器抑制共模噪 声，并（bìng）能提供必要的额外增益。

仪表放大器仅有三个（gè）运（yùn）算放大器是不是仪表放大器的唯（wéi）一架（jià）构？ 

其实不是，另（lìng）一种仪表放大器架构是采用两个（gè）运算放（fàng）大器（qì），它可节省元件数量，但却存在两个缺点(见图1b)： 

1. 非对称的体系结构降低了CMRR， 尤其是在高频情况下；

2. 仅用一级（jí）放 大使其增益受到限制。

由于输出级（jí）的 误（wù）差影响（xiǎng）到输入级，从而导致折合（hé）到输入端的噪声和（hé）失调误差变（biàn）大。

如何（hé）防止（zhǐ）仪（yí）表放大器的输入端过压？ 

设计（jì）工程师（shī）需要外部限流（liú）电（diàn）阻（zǔ）器（qì）防止 太大（dà）的驱动电流（liú）在内部ESD箝（qián）位（wèi）二极管产生过压。限流电阻器（qì）的阻值（zhí）取决于仪表放大器的（de）噪（zào）声水平、电（diàn）源电压（yā）和所需的过压保护。仪表（biǎo）放（fàng）大器的使（shǐ）用说明中给出了推荐值（zhí）。由于限流电阻器增加了噪声，所 以另一种方法是使用（yòng）外部大电流箝位二极管，以（yǐ）大幅度减小阻值。不幸的是，大多数普通二极（jí）管都具（jù）有很高的泄漏电（diàn）流，会（huì）在仪（yí）表放大器（qì）输出端产生很大的失调误（wù）差；由于（yú）这（zhè）种漏（lòu）电流与温度呈指数关系增加，所以（yǐ）设计（jì）工程师在高阻抗信号源（yuán）应用中不（bú）应（yīng）使（shǐ）用（yòng）普（pǔ）通二（èr）极管。