仪表放（fàng）大（dà）器是精密（mì）增益模块，输（shū）入为差分式，输（shū）出可以是差（chà）分式，也（yě）可以是相对于参考端的单端式。这些（xiē）器件（jiàn）能够放大两个输入信（xìn）号电压之间的差值，同时抑制两个输入端共有的（de）任何信号。仪表放（fàng）大器广泛用于许多工业、测（cè）量（liàng）、数据（jù）采集和医疗应用，这些应（yīng）用要（yào）求在（zài）高噪声环境下保持直流精度（dù）和增益精度，而且（qiě）其中存（cún）在大共模信号（通常为交流电（diàn）力线频率）。

仪表放大器有什么（me）作用？ 

仪表放（fàng）大器用来测量噪声环境（jìng）中（zhōng）的弱信（xìn）号。由于噪声通常是共（gòng）模（mó）的，而信（xìn）号（hào）应该是差分（fèn）的，所以仪表（biǎo）放（fàng）大器利 用（yòng）其共模抑制(CMR)特性将有用信号 与噪（zào）声区分开。 

在仪表放大器应用（yòng）中（zhōng）的信号源通常具有几千欧（ōu）姆(kΩ)甚至更大（dà）的（de）输出阻抗，因此仪表放大（dà）器应该（gāi）具（jù）有（yǒu）非（fēi）常高（gāo）的输入阻抗（kàng）(通常能（néng）够达到数吉（jí）欧姆)。仪表放大器的工作频率一般（bān）从直流(DC)到大约1MHz之间。

当频率（lǜ）超过（guò）1MHz时，输入电容问题比输入电阻（zǔ）更重（chóng）要。通常使用（yòng）差分放大器处理高速（sù）应用（yòng），这样虽然提（tí）高了速度，但却降低了输入（rù）阻抗。 仪表放大（dà）器有那些主要（yào）技术指（zhǐ）标？设计仪表放工程师需要（yào）考虑（lǜ）的主要性能指（zhǐ）标（biāo）包括：电源电流、-3dB 带宽、共模抑制比(CMRR)、输入失（shī）调（diào）电压和失调（diào）电压随温度的漂移以及 输入端的（de）噪声和输入偏（piān）置电流（liú）。 

仪表放大器的（de）内部原理如何？ 

大多数的仪表放大器是由三个运算放大器构成。这些（xiē）运算放大器（qì）可分为两级：两个运算放大器用作（zuò）前置放大器，其后跟随一个差（chà）分放大器。

图一

前置放（fàng）大器提供高输入阻抗、低（dī）噪 声（shēng）和增益（yì）级。差分放大器抑制共模噪 声，并能（néng）提供（gòng）必要的额外增（zēng）益。

仪表（biǎo）放大器仅有（yǒu）三个运算放大器是（shì）不是仪（yí）表放大器的唯一架构？ 

其实不是，另一种（zhǒng）仪表放大器架构是采用两个运算放大器，它可节（jiē）省元件数量，但却存在两个缺点（diǎn）(见（jiàn）图1b)： 

1. 非对称的体系（xì）结构降低（dī）了CMRR， 尤其（qí）是在（zài）高频情况（kuàng）下；

2. 仅用一级放 大使其（qí）增益受到限（xiàn）制。

由于输（shū）出级的 误差影（yǐng）响（xiǎng）到输入级（jí），从而导致折合到输入端的噪声和失调（diào）误差变大。

如何防止仪表放大器的输入（rù）端过压？ 

设计（jì）工程师需要外部（bù）限流电阻器防止 太大的驱动电流在内部ESD箝位二极管（guǎn）产生过压。限流电阻器的阻值取决于仪表放大器的（de）噪声水平、电源（yuán）电（diàn）压和所（suǒ）需的过压保护（hù）。仪表放（fàng）大器的使用说（shuō）明中给出了推荐值。由于限流电阻器增加了噪声，所 以（yǐ）另一种方法是（shì）使（shǐ）用外部大（dà）电流箝位二（èr）极管，以大幅度减小阻值（zhí）。不幸的是，大多（duō）数普通（tōng）二（èr）极（jí）管都具（jù）有很（hěn）高的泄漏电（diàn）流，会在仪表放大器输出端（duān）产生（shēng）很大的（de）失调误（wù）差；由于这种漏电流与温度呈指数关（guān）系增加，所以设计工程师在高阻（zǔ）抗信号（hào）源（yuán）应用中不应使用普通（tōng）二极管。