仪用放大器 (1)
1倍运算放大器电路
1倍运算放大器电路1.引言1.1 概述概述:1倍运算放大器电路是一种电子电路，用于将输入信号放大至相同的输出信号。
它是一种特殊的电路，可以将输入信号放大一倍，并将其输出。
1倍运算放大器电路通常由运算放大器、电阻网络和反馈路径组成。
运算放大器是这个电路中最重要的组件，它能够增大电压信号的幅度，并将其输出给下一级电路。
电阻网络用于确定输入和反馈路径之间的放大倍数，使得输出信号等于输入信号的两倍。
1倍运算放大器电路具有广泛的应用领域。
它可以用于信号放大、滤波和电路调节等方面。
在音频放大器、通信设备和仪器测量中，1倍运算放大器电路常常被用于放大小的输入信号，从而提高信号的强度和清晰度。
1倍运算放大器电路的优势在于其简单性和灵活性。
由于其基本原理简单明了，所以它的设计和实现相对容易。
此外，它的输出信号与输入信号成正比，因此可以轻松进行信号放大和缩小的控制调节。
未来，1倍运算放大器电路可能会在更多的领域得到应用。
随着科技的发展和需求的增长，对于信号放大和调节的需求将会不断增加。
因此，1倍运算放大器电路有望进一步发展和改进，以适应不同领域的要求，并在电子电路设计中扮演重要的角色。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构来展开讨论1倍运算放大器电路的相关内容：1. 引言：首先，我们将对1倍运算放大器电路进行概述，介绍其基本原理和作用。
2. 正文：2.1 什么是1倍运算放大器电路：在这一部分，我们将详细解释1倍运算放大器电路的定义和组成部分，包括不同的器件和元件，并介绍其基本工作原理。
2.2 1倍运算放大器电路的应用领域：在这一部分，我们将探讨1倍运算放大器电路在实际应用中的一些具体领域，如通信、测量和控制等，并举例说明其使用的优势和效果。
3. 结论：3.1 1倍运算放大器电路的优势：在这一部分，我们将总结1倍运算放大器电路的优势和特点，包括其高增益、低失真和稳定性等方面的优势，并分析其在实际应用中的作用。
实验一 电子仪器的使用和单级放大器
实验一电子仪器的使用和单级放大器《实验目的》1、学习示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等的使用方法。
2、学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。
2、掌握放大器的电压放大倍数的测试方法、了解最大不失真输出电压的调测方法。
《实验原理》一、常用电子仪器的使用在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有万用电表、示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。
实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示。
接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称公共地。
信号源、示波器、交流毫伏表的引线通常用同轴屏蔽线。
二、单管放大器图2—l为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E，以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入信号U S后，在放大器的输出端便可得到一个与U S相位相反，幅值被放大了的输出信号U0，从而实现了电压放大。
《实验器材》1、＋12V直流电源；2、函数信号发生器；3、双踪示波器；4、交流毫伏表；5、直流电压表；6、直流毫安表；7、频率计；8、数字万用电表；9、实验电路；2．4K电阻器等。
《实验内容》本实验的信号源频率始终为600HZ附近。
实验电路如图2—1所示。
各电子仪器可按图l—l所示方式连接。
将实验台上自带的的数字V、I表也接入实验电路中。
1、调试静态工作点函数信号发生器输出旋钮旋至零。
接通十12V电源、调节R w，使I C=2MA，测量值记入表2—l。
2．测量电压放大倍数在放大器输入端加入频率为600HZ的正弦信号，调节函数信号发生器的输出，使U i＝20MV，改变R C和R L的电阻值（也可用2.7K代2.4K），同时用示波器观察放大器输出电压U0的波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的值，并用双踪示波器观察U i和U0的相位关系，记入表2中。
仪表放大器工作原理
仪表放大器工作原理仪表放大器是一种电子设备，用于放大仪表或传感器的输出信号，以便更容易地读取和分析。
它在各种工业和科学应用中都有广泛的用途，包括实验室测量、控制系统和医疗设备等领域。
仪表放大器的工作原理涉及到放大器电路、信号处理和反馈控制等方面的知识。
仪表放大器通常由几个基本部分组成，包括输入端、放大器电路、输出端和反馈控制。
当仪表或传感器产生输出信号时，这个信号首先被送入放大器的输入端。
输入端通常包括一个电阻网络，用于匹配信号源的输出阻抗，并将信号送入放大器电路。
放大器电路是仪表放大器的核心部分，它负责放大输入信号并进行信号处理。
放大器电路通常由一个或多个放大器组成，这些放大器可以是运算放大器、差分放大器或仪表放大器专用的放大器。
这些放大器可以根据需要进行调节，以适应不同的输入信号和放大倍数。
输出端是仪表放大器的最后一部分，它负责将放大后的信号送入仪表或其他设备进行显示或进一步处理。
输出端通常包括一个输出缓冲器，用于匹配放大器电路的输出阻抗，并将信号送入下游设备。
反馈控制是仪表放大器的一个重要部分，它负责稳定放大器的工作状态并调节放大倍数。
反馈控制通常包括一个反馈网络和一个反馈电路，用于检测放大器输出信号并将反馈信号送入放大器电路，以调节放大倍数并保持稳定的工作状态。
仪表放大器的工作原理可以总结为：输入信号经过输入端进入放大器电路，经过放大器电路放大和处理后，送入输出端输出。
同时，反馈控制负责调节放大倍数并保持稳定的工作状态。
这样，仪表放大器就可以将仪表或传感器的输出信号放大并进行处理，以便更容易地读取和分析。
总的来说，仪表放大器的工作原理涉及到放大器电路、信号处理和反馈控制等方面的知识。
通过合理设计和调节，仪表放大器可以有效地放大和处理各种类型的输入信号，为各种工业和科学应用提供可靠的信号放大和处理功能。
INA128(中文)
I N A128/I N A129精密低功耗仪表放大器一概述1 1 描述INA128和INA129是低功耗高精度的通用仪表放大器它们通用的3运放3-op amp设计和体积小巧使其应用范围广泛反馈电流Current-feedback输入电路即使在高增益条件下(G = 100时200kHz)也可提供较宽的带宽单个外部电阻可实现从1至10000的任一增益选择INA128提供工业标准的增益等式gain equationINA129的增益等式与AD620兼容INA128/INA129用激光进行修正微调具有非常低的偏置电压 (50mV)温度漂移0.5µV/°C和高共模抑制在G=100时120dB其电源电压低至±2.25V且静态电流只有700uA是电池供电系统的理想选择内部输入保护能经受±40V电压而无损坏INA128/INA129的封装为8引脚塑料DIP和SO-8表面衬底封装规定温度范围为–40°C至+85°C INA128还有对应的双配置INA21281 2 特点z低偏置电压最大50µVz低温度漂移最大0.5µV/°Cz低输入偏置电流最大5nAz高共模抵制CMR最小120dBz输入保护至±40Vz宽电源电压范围±2.25 至 ±18Vz低静态电流700µAz8引脚塑料DIP和SO-8封装1 3 应用范围z桥式放大器z热电偶放大器z RTD传感放大器z医疗仪器z数据获得1 4 方框图二特性2 1 规格= +25°C, V S = ±15V, R L = 10k条件下除非另有说明在TA*该规格与INA128P U或INA129P U相同注1输入共模范围与输出电压不同见典型曲线图2由晶片测试保证3增益等式中的温度系数为50k或49.4k4在G=1000时非线性测量由噪声支配典型非线性为±0.001%2 2 引脚配置图8引脚DIP和SO-82 3 对静电释放的灵敏性静电释放会对该集成电路造成损害Burr-Brown建议用户对所有集成电路都预先采取适当的保护措施不正确的使用和安装都可能造成损坏静电释放造成的损坏会引起性能有微小的降低也会导致器件完全毁坏精密的集成电路可能更容易受这些损坏的影响因为在它们内部即使参数发生很小的变化都会导致器件与有的规格特性不符2 4 极限参数电源电压±18V 模拟输入电压范围±40V 输出短路接地持续工作温度 –40°C至+125°C 贮存温度 –40°C 至 +125°C 接点温度 +150°C 引线温度焊接10秒 +300°C2 5 订购信息注1详细图片和尺寸表见该数据手册结尾部分或Burr-Brown IC数据册的附录C2 6 典型性能曲线图= +25°C, V S = ±15V条件下除非另有说明在TA三 应用信息图1显示了INA128/INA129工作的基本连接要求在有噪声或高阻抗供电电源的应用中要砂如图所示在器件的引脚附近接去耦电容器输出端可参考输出基准(Ref)端该终端通常接地这必须有一具低阻抗的接线以确保良好的共模抑制一个8的与Ref 引脚串联的电阻会导致典型器件降级到大约80dB CMR (G = 1)图1 基本连接方式3 1 设置增益在引脚1和引脚8之间外接一个电阻R G 可对增益进行设置INA128G=1+RGK Ω50 1INA129G=1+RG K Ω4.49 2常用增益和电阻值如图1所示等式1中的50K 等式2中的49.4K 是两个内部反馈电阻A 1和A 2的和这些片内金属薄膜电阻是用激光进行微调至绝对精度值这些内部电阻的精度和温度系数包含在INA128/INA129的增益精度和温度漂移规格说明中外部增益设置电阻R G 的稳定性和温度漂移也对增益有影响R G 对增益精度和温度漂移的作用可由增益等式1直接推算出来高增益要求低电阻值关键在于配线的阻值加在配线电阻上的插座会导致大约为100增益或更大的附加增益误差有可能是一个不稳定的增益误差3 2 动态性能如典型性能曲线图增益与频率中所示尽管INA128/INA129的静态电流低但由于输入阶段电路的反馈电流的拓扑它们即使处于高增益时也有很宽的带宽而且在高增益时稳定时间也处于良好状态3 3 噪声性能在大多数应用中INA128/INA129的噪声都很低在G100时在0.1到10Hz范围内测得的低噪声频率大约为0.2µVp-p这与工艺水平断路器稳定放大器state-of-the-art chopper-stabilized amplifiers 比较起来噪声有了很大的改善3 4 偏置微调INA128/INA129对低偏置电压和偏置电压漂移采用激光微调大多数应用不需要外部偏置调节器图2展示了一个可选用于调整输出偏置电压的电路加在Ref终端的电压与输出电压一起求和运放op amp的缓冲器使Ref端处于低阻抗以保持良好的共模抑制3 5 输入偏置电流的返回路径INA128/INA129的输入阻抗极高大约为1010但必须为两个输入端的输入偏置电流提供一条路径该输入偏置电流大约为±2nA高输入阻抗意味着在改变输入电压时输入偏置电流仅发生很小的变化为了正常工作输入电路必须为该输入偏置电流提供一条路径图3显示了不同的输入偏置电流路径若没有偏置电流路径则输入会漂浮至超出共模范围的某个电平并且输入放大器会饱和如果差分源电阻低的话偏置电流返回路径可连接到一个输入端见图3中的热电偶实例如果源电阻较高则使用两个相等的电阻可提供平衡的输入和更好的高频率共模抑制该平衡输入可能得益于基于偏置电流的较低输入偏置电压3 6 共模输入范围INA128/INA129输入电路的线性输入电压范围从大约低于正电源电压的1.4V到高于负电源电压的1.7V差分输入电压导致输出电压的增加但是线性输入电压范围受放大器A1和A2的输出电压漂移的限制因此线性共模输入范围与整个放大器的输出电压有关这也取决于电源电压见性能曲线图输入共模范围与输出电压输入超载会产生一个看似正常的输出电压例如如果一个输入超载条件使两个输入放大器达到其正输出漂移极限则输出放大器测得的差分电压将接近于0即使两年输入端均超载A3的输出端电压也将接近0V37 低电压工作INA128/INA129可在电源电压低至±2.25V时工作在±2.25V至±18V的电源电压范围内可保持良好的性能在该电压范围内大多数参数只发生极细微的变化见典型性能曲线图但在极低的电源电压下工作时要求注意确保输入电压保持在其线性范围内且在低电源电压时内部节点的电压漂移要求对共模输入范围有限制典型性能曲线图共模输入范围与输出电压显示了±15V±5V和±2.5V电源电压的线性工作范围图2 可供选择的输出偏置电压微调电路图3 提供一条共模输入电流路径图4 带右脚驱动的ECG放大器图5 桥式放大器图6 交流电偶仪表放大器 11图7 带RTD 冷结补偿的热电偶放大器图8 电流转换器的差分电压声明由于翻译水平有限本资料仅供参考如有不同之处请以英文资料为准。
智能化传感器中应用仪表放大器时应注意的问题知识分享
智能化传感器中应用仪表放大器时应注意的问题1 序言仪表放大器（IA）由于其本身所具有的低漂移、低功耗、高共模抑制比、宽电源供电范围及小体积等一系列优点，在数据采集系统、电桥、热电偶及温度传感器的放大电路中得到了广泛的应用，它既能对单端信号又能对差分信号进行放大。
在数据采集系统中，一般需要实现对多路信号进行数据采集，这主要是通过多路开关来实现对多路信号的切换。
实际应用中，针对不同的测量对象可以分别选择单端信号或差分信号的输入方式来实现对信号的获取，一般市场上所有的多路信号采集系统基本上都具备这种功能。
差分仪表放大器具有对差分信号进行放大，对共模信号加以抑制的功能，但是并非所有差分信号输出的场合可以直接使用仪表放大器作为前置信号放大级，具体来说必须考虑到共模信号的大小、差分信号的大小、放大倍数的选择、输入信号的频率范围等因素，同时针对输入信号的具体情况可以选择单端信号输入方式或者差分信号输入方式。
下面对仪表放大器在实际应用中所涉及到的这些问题分别加以阐述。
2 仪表放大器的结构仪表放大器一般是由三个放大器和经过激光调阻修正的电阻网络构成，如图1所示。
在传统的三片运放方式的基础上做一些改进，内部阻值的校准保证用户只需要外接一个电阻即可实现由1到上万倍的增益精确设定，减少了由于增益相关误差带来的数据采集误差，同时这种结构保证其具有高输入阻抗和低输出阻抗，且每一路输入都有输入保护电路以避免损坏器件。
由于采用激光调阻，使其具有低失调电压、高共模抑制比和低温漂。
图1 仪表放大器的结构原理框图图1所示为BB（Burr Brown）公司的INA114、INA118等仪表放大器的结构原理框图及引脚。
在实际应用时，正负电源引脚处应接滤波电容C，以消除电源带来的干扰。
5脚为输出参考端，一般接地。
实际应用中即使5脚对地之间存在很小的电阻值，也将对器件的共模抑制比产生很大的影响，如5欧姆的阻值将导致共模抑制比衰减到80dB。
实验三晶体管共射极单管放大器（1）
实验三晶体管共射极单管放⼤器（1）实验⼆晶体管共射极单管放⼤器预习部分⼀、实验⽬的⒈学会放⼤器静态⼯作点的调试⽅法，分析静态⼯作点对放⼤器性能的影响。
⒉掌握放⼤器主要性能指标及其测试⽅法。
⒊熟悉⽰波器、函数发⽣器、交流毫伏表、直流稳压电源及模拟实验箱的使⽤。
⼆、实验原理1．静态⼯作点对放⼤器性能的影响及调试1)静态⼯作点当放⼤电路未加输⼊信号（u i= 0）时，在直流电源作⽤下，晶体管基极和集电极回路的直流电流和电压⽤I BQ、U BEQ、I CQ、U CEQ表⽰，它们在晶体管输⼊和输出特性上各⾃对应⼀个点，称为静态⼯作点。
放⼤器静态⼯作点Q的位置对放⼤器的性能和输出波形有很⼤影响。
以NPN型三极管为例，如⼯作点偏⾼（如图2-2-1中的Q1点），放⼤器在加⼊交流信号以后易产⽣饱和失真，此时u o的负半周将被削底；如⼯作点偏低（如图2-2-1中的Q2点）则易产⽣截⽌失真，即u o的正半周被缩顶（⼀般截⽌失真不如饱和失真明显）。
这些情况都不符合不失真放⼤的要求。
所以在选定⼯作点以后还必须进⾏动态调试，即在放⼤器的输⼊端加⼊⼀定的u i，检查输出电压u o的⼤⼩和波形是否满⾜要求。
如不满⾜，则应调节静态⼯作点的位置。
图2-2-1 静态⼯作点不合适产⽣波形失真最后还要说明的是．．．．:上⾯所说的⼯作点“偏⾼”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度⽽⾔，如信号幅度很⼩，即使⼯作点较⾼或较低也不⼀定会出现失真。
所以确切地说，产⽣波形失真是信号幅度与静态⼯作点设置配合不当所致。
若要获得最⼤的不失真输出电压，静态⼯作点最好尽量靠近交流负载线的中点，如图2-2-2中的Q 点。
u CEI图2-2-2 具有最⼤动态范围的静态⼯作点+U CC +12Vs U oU图2-2-3 共射极单管放⼤器2) 静态⼯作点的调试和测量⽅法静态⼯作点由偏置电路设置。
放⼤电路常⽤的偏置电路有固定和分压式偏置电路。
固定偏置电路仅由⼀个基极电阻构成，要求电阻在兆欧数量级上，Q 点易受晶体管参数变化和基极电阻值误差的影响。
运算放大器参数详解
运算放⼤器参数详解运算放⼤器参数详解技术2010-12-19 22:05:36 阅读80 评论0 字号：⼤中⼩订阅运算放⼤器（常简称为“运放”）是具有很⾼放⼤倍数的电路单元。
在实际电路中，通常结合反馈⽹络共同组成某种功能模块。
由于早期应⽤于模拟计算机中，⽤以实现数学运算，故得名“运算放⼤器”，此名称⼀直延续⾄今。
运放是⼀个从功能的⾓度命名的电路单元，可以由分⽴的器件实现，也可以实现在半导体芯⽚当中。
随着半导体技术的发展，如今绝⼤部分的运放是以单⽚的形式存在。
现今运放的种类繁多，⼴泛应⽤于⼏乎所有的⾏业当中。
历史直流放⼤电路在⼯业技术领域中，特别是在⼀些测量仪器和⾃动化控制系统中应⽤⾮常⼴泛。
如在⼀些⾃动控制系统中，⾸先要把被控制的⾮电量（如温度、转速、压⼒、流量、照度等）⽤传感器转换为电信号，再与给定量⽐较，得到⼀个微弱的偏差信号。
因为这个微弱的偏差信号的幅度和功率均不⾜以推动显⽰或者执⾏机构，所以需要把这个偏差信号放⼤到需要的程度，再去推动执⾏机构或送到仪表中去显⽰，从⽽达到⾃动控制和测量的⽬的。
因为被放⼤的信号多数变化⽐较缓慢的直流信号，分析交流信号放⼤的放⼤器由于存在电容器这样的元件，不能有效地耦合这样的信号，所以也就不能实现对这样信号的放⼤。
能够有效地放⼤缓慢变化的直流信号的最常⽤的器件是运算放⼤器。
运算放⼤器最早被发明作为模拟信号的运算（实现加减乘除⽐例微分积分等）单元，是模拟电⼦计算机的基本组成部件，由真空电⼦管组成。
⽬前所⽤的运算放⼤器，是把多个晶体管组成的直接耦合的具有⾼放⼤倍数的电路，集成在⼀块微⼩的硅⽚上。
第⼀块集成运放电路是美国仙童（fairchild）公司发明的µA741，在60年代后期⼴泛流⾏。
直到今天µA741仍然是各⼤学电⼦⼯程系中讲解运放原理的典型教材。
原理运放如上图有两个输⼊端a,b和⼀个输出端o.也称为倒向输⼊端(反相输⼊端),⾮倒向输⼊端(同相输⼊端)和输出端.当电压加U-加在a端和公共端(公共端是电压的零位,它相当于电路中的参考结点.)之间,且其实际⽅向从a 端指向公共端时,输出电压U实际⽅向则⾃公共端指向o端,即两者的⽅向正好相反.当输⼊电压U+加在b端和公共端之间,U与U+两者的实际⽅向相对公共端恰好相同.为了区别起见,a端和b 端分别⽤"-"和"+"号标出,但不要将它们误认为电压参考⽅向的正负极性.电压的正负极性应另外标出或⽤箭头表⽰.反转放⼤器和⾮反转放⼤器如下图：⼀般可将运放简单地视为：具有⼀个信号输出端⼝（Out）和同相、反相两个⾼阻抗输⼊端的⾼增益直接耦合电压放⼤单元，因此可采⽤运放制作同相、反相及差分放⼤器。
高频功率放大器的基本原理(一)
高频功率放大器的基本原理(一)高频功率放大器的基本原理1. 什么是高频功率放大器高频功率放大器是一种用于增强高频信号幅度的电子设备。
它通常用于无线通信、雷达、高频电视和天线系统等领域。
高频功率放大器可以将低功率的高频信号放大到足够大的功率，以便传输和处理。
2. 高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理可以简单分为三个步骤：放大输入信号、增加信号的功率和输出放大后的信号。
2.1 放大输入信号高频功率放大器的第一个任务是放大输入信号。
它通常使用晶体三极管（BJT）或场效应晶体管（FET）作为放大器的关键元件。
这些元件根据输入信号的幅度和频率变化进行放大操作。
2.2 增加信号的功率放大后的信号仍然可能是低功率的，因此高频功率放大器的下一个任务是增加信号的功率。
这一步骤通常通过使用功率放大器级联来实现。
级联多个放大器可以将信号功率从较低级别逐步增加到所需的功率级别。
2.3 输出信号在增加信号的功率之后，高频功率放大器将输出放大后的信号。
这个信号可以被用于进一步的处理或传输。
输出信号的幅度将取决于放大器的设计和配置。
3. 高频功率放大器的关键考虑因素在设计高频功率放大器时，需要考虑一些关键因素来确保性能和稳定性。
3.1 频率响应高频功率放大器应该能够在指定的频率范围内提供稳定的放大。
对于不同的应用，频率范围和响应要求会有所不同。
3.2 功率输出高频功率放大器应该能够提供足够的功率输出，以满足特定应用的需求。
功率输出的大小通常由设备和系统的要求来确定。
3.3 效率高频功率放大器的效率是指输入功率与输出功率之间的比率。
高效率的放大器能够最大限度地利用输入能量，减少能量浪费。
3.4 线性度高频功率放大器的线性度是指输出信号与输入信号之间的线性关系。
较好的线性度可以保持输入信号的准确度和完整性。
3.5 稳定性高频功率放大器的稳定性是指在各种工作条件下保持良好的性能。
它应该能够在不出现振荡或失真的情况下工作。
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在实际应用电路中信号源阻抗可能很高或不平衡， 为 了能很好的匹配， 仪用放大器的输入阻抗不但要很高， 而且 还要具有良好的匹配性能．输入阻抗的 典 型 值 为 １０９－ １０１２ 欧 姆． １．４ 低噪声
仪用放大器经常被用在恶劣的环境中， 完成较弱信号 的拾取和预处理， 所以要求它必须是低噪声器件， 信噪比太 低就不能工作．
１９８９． 〔２〕蔡 明 生 ．电 子 设 计 ［Ｍ］．高 教 出 版 社 ，２００４．
（ 责任编辑 白海龙）
·１０３·
在 正 常 情 况 下 ， 当 输 入 信 号 的 频 率 为 １ｋＨＺ 时 ， 折 合 到
仪用放大器输入端的噪声应小于 １０ｎＶ／ !Ｈｚ ． 为了提高 信 噪比， 一般不希望仪用放大器把自身的噪声加到信号上． １．５ 低失调电压和低失调电压漂移
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仪用放大器由两个独立的部分组成， 即输入级和输出 级， 总输出失调电压等于输入失调乘以增益加上输出失调． 尽管初始的失调电压可以通过外部来调零， 但失调电压漂 移则不能通过调整来消除． 与一般运放的失调电压一样， 仪 用放大器的失调电压漂移也由两部分组成， 及输入和输出 两部分．每一部分均对总增益有影响， 但当增益提高时输入 部分的失调漂移将成为主要的误差源， 而输出部分的影响 可以忽略．输入和输出失调的典型值分别为 １００!Ｖ 和 ２ｍＶ．
综上所述， 仪用放大器以其低失调、低 飘 移 和 高 稳 定 增 益、高共模抑制比等特点， 在精密仪器中获得了广的应用． — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 参考文献： 〔１〕赵 保 经．简 明 集 成 运 算 放 大 器 应 用 手 册［Ｍ］．科 学 出 版 社，
ＩＮＡ１２８ 的 运 算 放 大 器 的 线 性 共 模 范 围 和 整 个 放 大 器 的输出电压有关， 约为士 １３．７５Ｖ（或偏离电源电压 １．２５Ｖ）．输 出电压升高时， 输人运算放大器 Ａ１ 和 Ａ２ 的输出电压摆却限 制着线性输出范围． 共模和差动输人信号联合会造成 Ａ１ 或 Ａ２ 输出饱和．图 ３．２ 所示为 Ａ１ 和 Ａ２ 根 据 共 模 和 差 动 输 人 电 压表示的输出电压摆．这些内部放大器的输出摆动能力和外 部放大器 Ａ３ 一样．在输人共模需要达到最大范围的应用中， 给 ＩＮＡ１２８ 设置较小 的 增 益 ， 来 限 制 输 出 电 压 摆．如 果 需 要 ， 在工 ＮＡ１２８ 后加大增益来提高输出电压摆．输入过载时 ， 输 出常常表现正常． ３．５ 输人保护
Ａ２ 分别为两个独立的同相放大器， 则还应要求两个独立的
放大器的放大倍数相等， 否则将带来较大的误差．因此， 一般
在仪用放大器中， 如选取 Ｒ２Ｒ６ 为同一电阻 Ｒ， 则仪用放大器
的输出增益为
Ａ１＝１＋
２Ｒ Ｒ１
．
因 此 ， 只 要 改 变 电 阻 Ｒ１ 的 取 值 大 小 ， 即 可 达 到 改 变 放
ＩＮＡ１２８ 的 输 人 电 阻 很 大（约 １０１０ 欧 姆）， 但 是 必 须 为 两 个输入端的偏置 电 流 都 设 置 返 回 路 径．偏 置 电 流 小 于±１ｎＡ （由 于 电 路 的 影 响 ， 偏 置 电 流 可 正 可 负）．由 于 输 人 电 阻 很 大 ， 使得输入电压变化时偏置电流的变化很小．必须提供输人电 流 返 回 路 径 ， ＩＮＡ１２８ 才 能 正 常 运 行． 没 有 偏 置 电 流 返 回 路 径 ， 输 入 的 浮 动 将 超 出 ＩＮＡ１２８ 的 共 模 范 围 ， 放 大 器 将 达 到 饱和．如果差动信号源电阻很小， 偏置电流路径可以接到一 个引脚上（参看图 ２ 的热电偶）．信号源电阻大时， 用两个相等 电阻提供一个平衡输人， 并且由于偏置电流和良好的共模 抑制比， 偏离电压也会变得较低． ３．４ 输入共模范围
大 器 增 益 的 目 的．另 外 ， 由 于 运 放 Ａ１、Ａ２ 为 近 似 相 同 的 两 个
同相放大器， 由共模电压引起的输出电压也近似相等， 经差
动放大器 Ａ３ 相减后可以补偿掉由 Ａ１、Ａ２ 共模放大倍数引起 的误差．因此， 仪用放大器的共模误差主要取决于 Ａ３ 的共模 抑 制 比．当 运 放 Ａ１、Ａ２ 具 有 相 同 的 飘 移 特 性 时 ， 也 通 过 差 动 放大器 Ａ３ 的相减而得到补偿．
第 ２４ 卷 第 ５ 期 ２００８ 年 ９ 月
赤 峰 学 院 学 报（ 自 然 科 学 版 ） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｆｅｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ． ２４ Ｎｏ． ５ Ｓｅｐ． ２００８
仪用放大器简介及应用
陈淑芳
（ 福州职业技术学院， 福建 福州 ５０００１）
Ｕｏ＝（Ｕｏ１－ Ｕｏ２）Ｒ６／Ｒ４＝（Ｕｉ２－ Ｕｉ１）Ｒ６（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１Ｒ４） 因此， 仪用放大器的放大倍数为：
Ａ１＝
Ｒ６（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） Ｒ１Ｒ４
由此可见， 仪用放大器只要求满足 Ｒ４＝Ｒ５ 和 Ｒ６＝Ｒ７ 两个
电 阻 匹 配 条 件 ， 即 可 获 得 上 式 的 放 大 倍 数 ； 如 若 运 放 Ａ１ 和
此外， 仪用放大器具有优秀的稳定性当工作条件发生 变化时， 其关键参数仍然保持稳定．而且使用方便， 只须检测 两个输入端的电位差．另外， 由于它的集成度高， 主要元件都 做在芯片内部， 外围元件少． ２ 仪用放大器的工作原理
仪用放大器是在差动放大器的基础上发展起来的一种 比较完善的放大器．作为已成型的仪用放大器， 其内部是由 三个运放和一些精密电阻构成， 其电路如图 ２．１ 所示．Ａ１、Ａ２ 高输入阻抗同相放大 器 ， Ａ３ 为 差 动 放 大 器．但 前 面 所 述 的 同 相放大器的连线方式， 与此处的同相放大器不一样， 此处的 同相放大器的反相端 的 接 地 电 阻 Ｒ１ 并 不 直 接 接 地 ， 而 是 将 两个放大器的反相端通过 Ｒ１ 直接相连． 下面的分析可说明 这样的连接方式的重要性和合理性．现利用叠加原理可导出 仪用放大器的理想特性．
电压低（５０ｕＶ）， 漂移小（０．５Ｖ／℃）， 共 模 抑 制 比 高（Ｇ＞ １００ 时 最
小 １２０ｄＢ）， 用激光进行调整， 可 以 在 士 ２．２５Ｖ 的 电 压 下 工
作， 使用电池（组）或 ５Ｖ 单电源系统， 静态电流最大为 ７００ｕＡ．
ＩＮＡ１２８ 采 用 ８ 引 脚 塑 料 封 装 ， 使 用 环 境 温 度 为 － ４０℃ —
＋８５℃．
３．１ 建立增益
ＩＮＡ１２８ 的 增 益 值 只 用 一 个 外 部 电 阻 ＲＧ 就 可 以 设 置 ，
公式如下：
Ｇ＝１＋ ５０Ｋ!
（ １）
Ｒｇ
公 式（１）中 的“５０ｋΩ”这 一 项 是 两 个 内 部 反 馈 电 阻 的 和．
这 两 个 金 属 膜 的 电 阻 已 经 用 激 光 调 整 到 精 确 的 值 ．ＩＮＡ１２８
首先， 令输入电压 Ｕ１２＝０， 推 导 放 大 器 在 输 入 信 号 Ｕｉ１ 单 独 作 用 下 ， 运 放 Ａ１、Ａ２ 的 输 出 电 压．由 于 Ｕ１２＝０， 则 Ｂ 点 电 压 ＵＢ＝０， 可见运放 Ａ１ 是由 Ｒ１ 和 Ｒ２ 构成的同相放大器， 其输出 电 压 为 ： Ｕ＇ｏ１＝Ｕｉｌ（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１．由 于 Ａ 点 电 位 ： ＵＡ＝Ｕ１１，因 此 ， 运 放 Ａ２ 是 由 Ｒ１ 和 Ｒ２ 构 成 的 反 相 放 大 器 ， 其 输 出 电 压 为 Ｕ＇ｏ２＝－ Ｕｉ１Ｒ３／Ｒ１．
ＵＡ＝０， 则运放 Ａ２ 是由 Ｒ１ 和 Ｒ２ 构
成的同相放大器， 其输出电压为： Ｕ＂ｏ２＝－ Ｕｉ２（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ１．
再 推 导 放 大 器 在 Ｕ１１、Ｕ１２ 的 同 时 作 用 下 ， 运 放 Ａ１、Ａ２ 的
输出电压为
Ｕｏ１＝Ｕ＇ｏ１＋Ｕ＂ｏ１＝Ｕｉ１（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１－ Ｕｉ１Ｒ２／Ｒ１ Ｕｏ２＝Ｕ＇ｏ２＋Ｕ＂ｏ２＝－ Ｕｉ１Ｒ３／Ｒ１＋Ｕｉ２（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ１ Ａ３ 为 差 动 放 大 器 ， 取 匹 配 电 阻 Ｒ４＝Ｒ５， 且 Ｒ６＝Ｒ７， 则 仪 用 放大器总的输出电压为
摘 要： 仪用放大器是与普通集成运算放大器相比具有很多优点， 其性能更适用于精密测量等应用场 合．本文简单介绍了仪用放大器的特点和工作原理， 读者可从中看出它与普通集成运放的不同之处．最后以 ＩＮＡ１２８ 为例介绍了仪用放大器的应用．
关键词： 仪用放大器； 低失调电压； 高精度； ＩＮＡ１２８ 中图分类号： ＴＨ７４ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７３－ ２６０Ｘ（ ２００８） ０５Ａ－ ０１０２－ ０２
３ ＩＮＡ１２８ 应用举例
ＩＮＡ１２８ 是一 种 通 用 仪 用 放 大 器 ， 尺 寸 小 、精 度 高 、价 格
低廉， 可用于电桥、热电偶、数据采集、ＲＴＤ 传感器和医疗仪
器 等．ＩＮＡ１２８ 只 需 一 个 外 部 电 阻 就 可 以 设 置 １ 至 １００００ 之
间的任意增益值 ， 内 部 输 入 保 护 能 够 长 期 耐 受 士 ４０Ｖ， 失 调
增益的精确度和漂移额定值中包含了这两个电阻的精确度
和温度系数．用来设置增益的外部电阻 ＲＧ 的稳定性和温 漂
也对增益有影响．ＲＧ 对增益精度和增益漂移的影响， 可以由
公 式（１）直 接 推 导 出 来．高 增 益 需 要 低 阻 值 ， 所 以 接 线 电 阻 就
很重要．线路上增加的插座会使增益误差额外地增加 １００ 甚 至更多， 并且很可能是不稳定的误差． ３．２ 失调偏移的修正