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(yǔ)：instrumentation amplifier或稱精密放大器簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiàn)，電路增益的調(diào)節(jié)可以通過(guò)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(lái)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(kāi)環(huán)增益是無(wú)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(xiě)成 V – = V + = V1。類似地，我們可以為第一級(jí)的底部放大器寫(xiě) V – = V + = V2。

如圖所示，沒(méi)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(wú)限的輸入電阻。因此，來(lái)自 R1 的電流除了流向 Rg 外，無(wú)處可去。

同樣，來(lái)自 Rgain 的電流必須流過(guò)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(jiǎn)單地寫(xiě)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(jiǎn)化我們的計(jì)算，首先我們將考慮一個(gè)簡(jiǎn)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(jiǎn)單起見(jiàn)，我們可以寫(xiě)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)?lái)的所有介紹，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。