原创 2运放构建仪表放大器分析

仪表放大器可以实现输入差分信号放大，抑制共模偏置。生成单端信号。常规的，可以使用三个运放实现信号缓冲和差分放大。也可以使用两个运放实现仪表放大器功能。

如图，差分信号均由运放的正端输入，两个运放处于同相放大状态。输入阻抗就是运放正端输入阻抗，很高。可以用于高输出阻抗的信号源。

由“虚短”的概念可知，V3 = Vn  V2 = Vp，在2  3 点可以列出KCL方程

(1)    3点的KCL方程

 (2)    2点的KCL方程

电阻取值 R1 = R2 = R3 = R5  (1) + (2) 式可得

  (3)

可以解得：

 (4)

可见Vp-Vn即为输入的差分信号，被放大2*（1+R1/ R4）倍。如果Vp-Vn为负，则需要使用Vr将输出结果偏置到正输出。

实际电路中对输入共模电压范围是有限制的，Vo1的输出范围只能在电压轨范围，可以令Vp = Vn，由（1）可得

如果Vr为0，Vn 不能大于供电电压的一半，否则Vo1会饱和，失去放大作用。

在实际使用时，运放最好选用高精度的运放，输入偏置电压Vos 小，且温度特性较好。输出轨对轨。如858x 855x这样，Vos为uV级别的。

这个电路适用于电阻桥电路，如称重传感器，压力传感器。输出的信号一般是差分信号，输出共模电压为激励电压的一半。差模信号变化数mV~数十mV。

以下是信号峰值为12mV，偏移量2V的正弦信号，经过仪表放大器后的输出。信号被放大42倍，并被偏移0.6V。