仪表放大器的输入是传感器的输出信号。换能器是将一种形式的能量转换成另一种形式的装置。大多数传感器输出都是非常低电平的信号。
因此,在下一阶段之前,有必要放大信号的电平,抑制噪声和干扰。一般的单端放大器不适合这种操作。为了抑制噪声,放大器必须具有高共模抑制比。
用于这种具有高 CMRR、高输入阻抗以避免负载的低电平放大的特殊放大器是仪表放大器。
仪表放大器适用于需要高输入电阻、低噪声和精确闭环增益的精确、低电平信号放大。此外,低功耗、高压摆率和高共模抑制比对于良好的性能也是需要的。
仪表放大器通常用于放大低电平信号,抑制噪声和干扰信号。因此,一个好的仪表放大器必须满足以下规格:
有限、准确和稳定的增益:由于仪表放大器需要放大来自换能器设备的非常低电平的信号,因此高和有限增益是基本要求。增益还需要准确,闭环增益必须稳定。
更容易的增益调整:除了有限和稳定的增益外,增益因子在规定的值范围内的变化也是必要的。增益调整必须更容易和精确。
高输入阻抗:为避免输入源负载,仪表放大器的输入阻抗必须非常高(理想情况下是无限大)。
低输出阻抗:好的仪表放大器的输出阻抗必须非常低(理想情况下为零),以避免对下一级直接产生负载影响。
高 CMRR:当通过长线传输时,传感器的输出通常包含共模信号。一个好的仪表放大器必须只放大差分输入,完全抑制共模输入。因此,仪表放大器的 CMRR 在理想情况下必须是无限的。
高摆率:仪表放大器的摆率必须尽可能高,以提供最大的不失真输出电压摆幅。