我见过许多不同的仪表放大器配置,包括 2 个运算放大器版本。这
也是一个。但它只是一个差分放大器,前面有输入缓冲器。你什么时候称它为仪表放大器,换句话说,它有什么特别之处以至于它值得一个单独的名字?
我见过许多不同的仪表放大器配置,包括 2 个运算放大器版本。这
也是一个。但它只是一个差分放大器,前面有输入缓冲器。你什么时候称它为仪表放大器,换句话说,它有什么特别之处以至于它值得一个单独的名字?
“仪表放大器是一种精密差分电压增益设备 [...]。” 这里的重要词之一是“获得”。运算放大器具有无限增益(理论上),并且只能通过在其周围添加电路来获得定义的增益。通常,仅使用一个运算放大器时,至少有一个输入会失去其极高的输入阻抗,因为需要外部电阻器。
如果您需要两个(差分)输入具有非常高的输入阻抗和定义的增益,您可以使用您正在谈论的两个 OpAmp-InAmp 或您的图片显示的三个 OpAmp-InAmp 配置。也有现成的 IC InAmps 由 Linear Technology 或 Analog Devices 等公司生产。
您问题图片中的三运算放大器-输入放大器电路显示两个运算放大器用作缓冲器,它们在其他未连接的非反相输入引脚(“+”)处仍然具有高阻抗。通过将它们的输出馈送到另一个运算放大器,上部非反相输入(“+”)变为反相输入(“-”),因为它连接到第 3 个运算放大器的反相(“-”)输入。较低的同相输入 (“+”) 由于与第 3 个运算放大器相连,因此保持同相。
与您的图片相比,常见的三运算放大器-InAmps 使用稍微不同的配置,仅使用一个电阻器设置增益(在完全集成的 InAmps 的情况下为外部增益电阻器)。请参阅我提供的链接以获取更多详细信息。
使用三运算放大器输入放大器,您可以在两个差分输入处获得非常高的输入阻抗(而使用常规运算放大器缓冲器您只能获得一个具有如此高输入阻抗的输入),并且您可以很好地抑制共模-模式信号(这也可以通过一个运算放大器实现,但代价是降低输入阻抗,您必须使用电阻器将运算放大器变成差分放大器)。
双运算放大器-输入放大器电路需要更少的部件,但代价是共模抑制比 (CMRR) 不太好。
这是 Analog 公司的 Charles Kitchin 和 Lew Counts 撰写的关于 InAmps 的一本非常好的书的链接,您可以在其中找到对所有这些问题的更深入了解。
我同意 Zebonaut 的说法,但以下是我更简洁地成为“仪表放大器”的标准:
理想的运算放大器具有无限的输入阻抗和无限的放大。通过反馈,您可以将放大设置为实际水平,但这是以高输入阻抗为代价的。仪表放大器( inamp ) 是解决此问题的差分放大器。
有几种仪表放大器配置,这一种可能是最容易理解的:
这是一个带有运算放大器(右侧)的常规差分放大器,带有两个电压跟随器来缓冲输入,因此它们是高阻抗的。这个 inamp 的放大倍数为 \$\times\$100 (100k\$\Omega\$/1k\$\Omega\$),你必须更换两个电阻才能获得不同的放大倍数。
其他 inamp 配置允许您使用单个电阻器设置放大。
这里 \$R_{GAIN}\$ 设置放大:
\$V_{OUT} = \left(1 + \dfrac{2 R}{R_{GAIN}}\right) \times (V_2 - V_1) \$
仪表放大器是一种产生与两个高阻抗输入之间的电压差成比例的输出的设备。运算放大器是一种尝试产生输出的设备,该输出将使两个(通常为高阻抗)输入之间的差异为零。可以使用运算放大器和一些电阻器来构建一个电路,该电路将产生与两个非高阻抗输入之间的差异成比例的输出。也可以使用运算放大器来产生与高阻抗输入相等的低阻抗输出。仪表放大器在概念上类似于一对运算放大器,它们将高阻抗输入信号转换为低阻抗输出,并馈入第三个运算放大器,然后产生与这些缓冲信号之间的差异成比例的输出。在实践中,