在下述的內(nèi)容中，小編將會(huì)對(duì)儀表放大器公式進(jìn)行詳細(xì)的推導(dǎo)，如果儀表放大器是您想要了解的焦點(diǎn)之一，不妨和小編共同閱讀這篇文章哦。

一、儀表放大器

儀表放大器（英語：instrumentation amplifier或稱精密放大器簡稱INA），差分放大器的一種改良，具有輸入緩沖器，不需要輸入阻抗匹配，使放大器適用于測(cè)量以及電子儀器上。

儀表放大器電路主要由兩級(jí)差分放大器電路構(gòu)成。其中，運(yùn)放A1，A2為同相差分輸入方式，同相輸入可以大幅度提高電路的輸入阻抗，減小電路對(duì)微弱輸入信號(hào)的衰減;差分輸入可以使電路只對(duì)差模信號(hào)放大，而對(duì)共模輸入信號(hào)只起跟隨作用，使得送到后級(jí)的差模信號(hào)與共模信號(hào)的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。這樣在以運(yùn)放A3為核心部件組成的差分放大電路中，在CMRR要求不變情況下，可明顯降低對(duì)電阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，從而使儀表放大器電路比簡單的差分放大電路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的條件下，例子中電路的增益為:G=(1+2R1/Rg)Rf/R3。由公式可見，電路增益的調(diào)節(jié)可以通過改變Rg阻值實(shí)現(xiàn)。

二、儀表放大器公式推導(dǎo)

這里主要是關(guān)于儀表放大器的工作原理并計(jì)算輸出電壓增益。如下圖所示，我們可以將設(shè)計(jì)大致分為 2 個(gè)部分：第 1 級(jí)和第 2 級(jí)（差分放大器）。Vout1 和 Vout2 支路連接到第二級(jí)差分放大器設(shè)計(jì)的輸入。因此，我們需要首先找到 Vout1 和 Vout2，然后將差分放大器特性應(yīng)用于這些輸入。

第1級(jí)：

該級(jí)包含 2 個(gè)放大器和 3 個(gè)電阻，連接在輸入 V1 和 V2 之間，輸出 Vout1 和 Vout2。

首先，我們來看看第一級(jí)上放大器的V-節(jié)點(diǎn)。假設(shè)放大器是理想的，因此它們的開環(huán)增益是無限的。因此，我們可以假設(shè) V +處的電壓等于 V -處的電壓。因此，我們可以寫成 V – = V + = V1。類似地，我們可以為第一級(jí)的底部放大器寫 V – = V + = V2。

如圖所示，沒有電流可以從其輸入端流入放大器，因?yàn)檫\(yùn)算放大器在其反相和非反相輸入端具有無限的輸入電阻。因此，來自 R1 的電流除了流向 Rg 外，無處可去。

同樣，來自 Rgain 的電流必須流過底部放大器的 R1。因此，從上電阻 R1、Rgain 和下電阻 R1 流出的電流是相同的電流?，F(xiàn)在我們?cè)O(shè)置了這些，我們可以使用差異信號(hào)找到 Id 表達(dá)式。

定義 V2-V1 = Vd，差分輸入信號(hào)。因此，Vout1 – Vout2 之間的電壓降可以簡單地寫為 Id.R

第2級(jí)（差分放大器級(jí)）

現(xiàn)在我們找到了 Vout2-Vout1，我們可以進(jìn)入第二階段。Vout2-Vout1 是第二級(jí)的輸入，它實(shí)際上是一個(gè)差分放大器。第二級(jí)實(shí)際上是一個(gè)差分放大器，差分輸入為 Vout2 – Vout1。

為了簡化我們的計(jì)算，首先我們將考慮一個(gè)簡單的差分放大器并找到它的電壓增益。然后申請(qǐng)

我們將在第二階段找到結(jié)果。

考慮下圖 3 中的差分放大器。讓我們計(jì)算輸入為 V1 和 V2 的差分放大器的 Vout，然后將結(jié)果替換為上面的表達(dá)式。

我們?cè)?V –和 V +節(jié)點(diǎn)應(yīng)用基爾霍夫電流定律。需要注意的是，運(yùn)算放大器是理想的，因此為簡單起見，我們可以寫成 V – = V + = Vx。

V -節(jié)點(diǎn)處的 KCL ：

將這 2 個(gè)方程相互減去即可去除 Vx。

現(xiàn)在，回到我們的原始電路，差分放大器級(jí)（第二級(jí)）的 V1=Vout1 和 V2=Vout2。所以，

其中 Vd = V2-V1，正如我們從上面的第一階段發(fā)現(xiàn)的那樣。

我們得到：

其中 Vd = V2-V1，差分輸入。

以上所有內(nèi)容便是小編此次為大家?guī)淼乃薪榻B，如果你想了解更多有關(guān)儀表放大器的內(nèi)容，不妨在我們網(wǎng)站進(jìn)行探索哦。