仪表放大器是精（jīng）密增益模块，输入为（wéi）差（chà）分式，输出可以（yǐ）是差分式，也可以是相对于参考端的单端（duān）式。这些器件能够放大（dà）两个输入信（xìn）号（hào）电压之间的差值，同时抑制两（liǎng）个（gè）输（shū）入端共有（yǒu）的任（rèn）何信号。仪表（biǎo）放大器广泛用于（yú）许多工业、测量、数（shù）据（jù）采集和医疗应用，这些应用要求在高噪声环境下保持直（zhí）流精度和（hé）增（zēng）益精度，而（ér）且其中存在大（dà）共模信号（通常为交流电力（lì）线频率）。

仪表放（fàng）大器有什么作用？ 

仪表（biǎo）放大器（qì）用来测量噪声（shēng）环境中的弱信号。由于噪声通常是共模的，而信（xìn）号（hào）应该是差分的，所以仪表放大器利（lì） 用其共模（mó）抑制(CMR)特性将有用信（xìn）号 与噪声区分（fèn）开。 

在仪表放大器应用中（zhōng）的信号源通常具有几（jǐ）千（qiān）欧姆(kΩ)甚至更（gèng）大的输（shū）出阻抗（kàng），因此仪表放大（dà）器应该（gāi）具有（yǒu）非常高的输入阻（zǔ）抗(通常能够达到数吉欧姆)。仪表放（fàng）大器的工作频率一般从（cóng）直流(DC)到大约1MHz之间。

当频率超过1MHz时，输（shū）入电容问（wèn）题比输入（rù）电阻更重要。通常使用差分（fèn）放（fàng）大（dà）器（qì）处理高（gāo）速应用，这（zhè）样虽（suī）然提高了（le）速度（dù），但却降低了输（shū）入阻抗。 仪表（biǎo）放大器有（yǒu）那些主要技（jì）术指标？设计仪表放工程师需要考虑的主要性能指标包括：电源电流、-3dB 带宽（kuān）、共模抑制比（bǐ）(CMRR)、输入失调电压和（hé）失调电压随温度的（de）漂（piāo）移以及 输入端的噪声和输入偏置电流。 

仪表放大器的内部原理如何？ 

大多数（shù）的仪表放大器是由三个（gè）运算放大器构成。这些运（yùn）算（suàn）放大器可分（fèn）为两级（jí）：两个运算放大器用作前置放大器，其后跟随一个差分放大器。

图一（yī）

前置（zhì）放大器提供高输入阻抗（kàng）、低噪 声和增益级。差分放大器抑制共模（mó）噪 声（shēng），并能提供必要的额外增益。

仪（yí）表放（fàng）大器仅有三个运算放大器是不是仪表放大（dà）器的唯一架构？ 

其实不是，另一种仪（yí）表放大器架（jià）构（gòu）是采用两（liǎng）个运算放（fàng）大（dà）器（qì），它可节省元件数量，但却存在两个（gè）缺点(见图（tú）1b)： 

1. 非对称的体系（xì）结构降（jiàng）低了CMRR， 尤其是在高频（pín）情况下；

2. 仅用一级放（fàng） 大使（shǐ）其增益（yì）受到限（xiàn）制。

由（yóu）于输出级的 误差影响到输入级，从而导致折合到输入（rù）端（duān）的（de）噪声（shēng）和失（shī）调（diào）误差变大。

如何（hé）防止仪表（biǎo）放大器的输（shū）入端过压？ 

设计工程师需要（yào）外部限流电阻器防止 太（tài）大的驱（qū）动电（diàn）流在内（nèi）部（bù）ESD箝位（wèi）二极管产生过压。限流电阻器（qì）的阻（zǔ）值（zhí）取决于仪表放大器的噪声水平、电源电压（yā）和（hé）所需的过压保护。仪表放大器的使用说明（míng）中给出（chū）了推荐值。由于（yú）限流（liú）电阻器增加（jiā）了（le）噪声，所 以另一（yī）种方法是使用外部大电（diàn）流箝位二极管，以大幅度减小阻值。不幸的是，大多数普通二（èr）极管都具（jù）有很（hěn）高的泄漏（lòu）电流，会在仪表放大（dà）器（qì）输出端产生很大的失（shī）调误差；由于这种漏（lòu）电流与温度呈指数（shù）关系增加，所以设计工（gōng）程师在（zài）高阻抗信（xìn）号源应用（yòng）中（zhōng）不应（yīng）使用（yòng）普通二极管。