Other Parts Discussed in Post: INA188, INA826, OPA196, OPA191, INA333

仪表放大器,简称仪放,英文名叫做Instrument Amplifier,通常用于高精密低频信号检测,像温度,压力等电桥差分测量,电流取样,生物电等微弱差分信号放大。这些信号有共同的特点就是:差分信号,幅度较小,源阻抗较高,并且共模电压变化比较大。放大这些信号通常直流精度要求较高,失调电压,失调电流通常是我们关注的参数,然而还有一个非常重要的参数,CMRR,共模抑制比也会对仪表放大器的精度造成重要的影响。

共模抑制比,描述的是放大器共模电压的变化导致的输出电压的变化,通常使用dB值来描述。举个例子,比如80dB的共模抑制比,代表共模电压变化1V,输入失调电压变化0.1mV,如果放大1000倍,那么对应的输出失调电压将变化100mV。

 

 

其中 Vout 为输出失调电压;Vcm 为输入共模电压;即输入端对地共模电压与 Vref 之间的差值;Gain 为仪表放大器的增益。从公式上看,仪表放大器的共模电压导致的输出失调电压变化与增益有关系。实际上,仪表放大器的CMRR指标在不同的增益下是不同的。比如TI典型的高精度零失调仪表放大器INA188,在增益为1的时候,CMRR最小值为84dB,而在增益为1000的时候,CMRR的最小值为118dB,典型值为130dB。所以重复上面的例子,使用INA188放大1000倍,1V的共模电压变化,典型情况下输出失调电压变化仅仅为0.3mV,这可以满足绝大部分应用场合的应用要求。

  

 

上图所示的是一个典型的电桥测量方案,包含前级差分仪表放大器,电平移位限幅缓冲驱动ADC等结构,提供高精度的小信号采样。典型的仪表放大器可以参考INA188, INA826, INA333,可以覆盖从高电压到低功耗的全部场合,并且CMRR在放大倍数为10的时候的最小值大于100dB。OPA196为TI全新一代的E-trim运算放大器,直流失调电压更是在100uV以下,OPA191甚至达到5uV 。这样高的CMRR和低的失调电压,提高系统精度的同时可以降低系统的设计难度和成本,提升产品的竞争力。想了解更多资源可访问TI官网:

http://www.ti.com.cn/zh-cn/amplifier-circuit/instrumentation/overview.html

  • 5 评论
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Anonymous
  • Vref设计有没有比较好的方法

    • 如何辨别输出结果包含的误差是指CMRR还是vios 还是输入偏置电流或者噪声产生的呢?

      • 看了这篇文章,了解到仪表放大器的重要技术指标CMRR与自身的增益有关,博主的该公式Vout=(Vcm/CMRR)*Gain很好地阐述了这一关系,在相同增益的情况下,CMRR越大越好吧,这个CMRR与Gain的关系曲线在数据手册上应该被给出,感谢博主的分享!

        • 仪表放大器失调电压,失调电流,CMRR是人们比较关注的参数,一颗优秀的仪表放大器这些参数必须足够出色。

          • 最近在调试电路的时候发现了共模抑制比确实是一向不稳定的因素,尤其是在放大电路中,有一次是更换了一个元器件才达到标准值,有时候我在想,如果一直不OK也就好解决了,就是出现了不稳定状况,让我有点摸不着头脑,尤其是模拟电路里,更改任何一个数值可能导致意想不到的后果,确实有点难呢