仪表放大器的工作原理

1.概述

仪表放大器是一种高精度的电压放大器，专门设计用于测量传感器产生的微小信号。它可以将传感器输出的微弱电信号放大到可由仪表或数据采集系统识别的水平，同时抑制共模噪声和干扰。仪表放大器广泛应用于各种测量仪器、工业控制系统和医疗设备中。

2.仪表放大器的基本原理

仪表放大器的工作原理基于运算放大器的差分放大电路，其基本结构如图1所示。

[图1 仪表放大器的基本结构]

仪表放大器由三个运算放大器组成，其中两个运算放大器(U1和U2)用于构成差分放大器，而第三个运算放大器(U3)用作增益放大器。差分放大器将输入信号的差值放大，增益放大器将差分放大器的输出信号进一步放大到所需水平。

3.仪表放大器的增益

仪表放大器的增益由差分放大器的增益和增益放大器的增益共同决定。差分放大器的增益由反馈电阻R1和R2的比例决定，而增益放大器的增益由反馈电阻R3和R4的比例决定。

4.仪表放大器的共模抑制比

仪表放大器的一个重要性能指标是共模抑制比(CMRR)。CMRR是指放大器对共模信号的抑制能力，即放大器输出端共模信号与输入端共模信号之比。CMRR越高，放大器对共模信号的抑制能力越强。

5.仪表放大器的应用

仪表放大器广泛应用于各种测量仪器、工业控制系统和医疗设备中，其中一些典型的应用包括：

1. 温度测量：将热电偶或电阻式温度传感器的输出信号放大到可由温度计识别的水平。

2. 压力测量：将压力传感器的输出信号放大到可由压力计识别的水平。

3. 位移测量：将位移传感器的输出信号放大到可由位移计识别的水平。

4. 力测量：将力传感器的输出信号放大到可由力计识别的水平。

5. 生物信号放大：放大心电图(ECG)、脑电图(EEG)和肌电图(EMG)等生物信号。

6.仪表放大器的选型

在选择仪表放大器时，需要考虑以下几个关键因素：

1. 增益：仪表放大器的增益必须满足测量要求。

2. 共模抑制比：仪表放大器的CMRR必须足够高，以抑制共模噪声和干扰。

3. 输入阻抗：仪表放大器的输入阻抗必须足够高，以避免对传感器输出信号产生影响。

4. 输出阻抗：仪表放大器的输出阻抗必须足够低，以避免影响后级电路的性能。

5. 工作温度范围：仪表放大器的工作温度范围必须满足应用要求。

7.

仪表放大器是一种高精度的电压放大器，专门设计用于测量传感器产生的微小信号。它可以将传感器输出的微弱电信号放大到可由仪表或数据采集系统识别的水平，同时抑制共模噪声和干扰。仪表放大器广泛应用于各种测量仪器、工业控制系统和医疗设备中。