儀表放大器這一術(shù)語經(jīng)常被誤用，它指的是器件的應(yīng)用，而非器件的架構(gòu)。在過去，任何被認(rèn)為精準(zhǔn)(即，實現(xiàn)某種輸入失調(diào)校正)的放大器都被視為“儀表放大器”，這是因為它被設(shè)計為用于測量系統(tǒng)。儀表放大器(即 INA)與運(yùn)算放大器(運(yùn)放)相關(guān)，因為二者基于相同的基本構(gòu)件。但 INA 是專用器件，專為特殊功能設(shè)計，并非一個基本構(gòu)件。就這一點(diǎn)而言，儀表放大器不是運(yùn)放，因為它們的用途不同。
就用途而言，INA與運(yùn)放之間最顯著的區(qū)別或許是前者缺少反饋回路。運(yùn)放可配置為執(zhí)行各種功能，包括反相增益、同相增益、電壓跟隨器、積分器、低通濾波器和高通濾波器等。在所有情況下，用戶都會提供從運(yùn)放的輸出到輸入的反饋回路，此反饋回路決定放大器電路的功能。這種靈活性使運(yùn)放得以廣泛用于各種應(yīng)用。另一方面，INA的反饋位于內(nèi)部，因此沒有到輸入引腳的外部反饋。INA的配置限制為1個或2個外部電阻，也可能限制為一個可編程寄存器，用于設(shè)置放大器的增益。
INA 專為差分增益和共模抑制功能而設(shè)計和使用。儀表放大器將放大反相輸入和同相輸入間的差值，同時抑制這兩個輸入的任何共用信號，從而使INA的輸出上不存在任何共模成分。增益(反相或同相)配置的運(yùn)放將以設(shè)定的閉環(huán)增益來放大輸入信號，但輸出上將一直存在共模信號。所關(guān)注信號與共模信號間的增益差會導(dǎo)致共模成分(以差分信號的百分比表示)減少，但運(yùn)放的輸出上仍存在共模成分，這將限制輸出的動態(tài)范圍。如上所述，INA用于在存在大量共模成分時提取小信號，但共模成分的形式可能多種多樣。當(dāng)使用采用惠斯通電橋配置(我們將稍后探討)的傳感器時，存在由兩個輸入共用的較大直流電壓。但是，干擾信號可具有多種形式;一個常見來源是來自電源線的50 Hz或60 Hz干擾，更不用說諧波了。這種時變誤差源通常還會隨頻率發(fā)生明顯波動，從而使得在儀表放大器的輸出端進(jìn)行補(bǔ)償變得極其困難。由于存在這些變化，因此不僅要在直流下，還要在各種頻率下實現(xiàn)共模抑制。
差分放大器
人們的第一個問題可能是：“是否可通過簡單的運(yùn)放構(gòu)建儀表放大器?”我可以馬上回答你：“是的，可以”。但始終要做出權(quán)衡!人們首先想到的可能是簡單的差分放大器電路(圖1)，有時稱為減法器。
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