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仪表放大器

什么是仪表放大器?

仪表放大器允许工程师调整放大器电路的增益,而无需更改多个电阻值。将此与我们之前介绍的差分放大器进行比较,后者需要调整多个电阻值。

所谓的仪表 放大器建立在差分放大器的最新版本之上,为我们提供了这种能力:

了解仪表放大器电路

这个令人生畏的电路由一个缓冲差分放大器级构成,其中三个新电阻将两个缓冲电路连接在一起。考虑除 Rgain 之外的所有电阻器的值相等。

左上角运算放大器的负反馈导致点 1(Rgain 的顶部)处的电压等于 V1。同样,点 2(Rgain 的底部)的电压保持等于 V2 的值。这建立了 Rgain 上的电压降,等于 V1 和 V2 之间的电压差。该压降导致电流通过 Rgain,并且由于两个输入运算放大器的反馈环路不吸收电流,因此通过 Rgain 的相同电流量必须通过其上方和下方的两个“R”电阻。

这会在点 3 和 4 之间产生一个电压降,等于:

电路右侧的常规差分放大器然后获取点 3 和点 4 之间的电压降,并将其放大为 1(再次假设所有“R”电阻值相等)。

仪表放大器的优点

虽然这看起来像是构建差分放大器的繁琐方法,但它具有明显的优势,即在 V1 和 V2 输入端拥有极高的输入阻抗(因为它们直接连接到各自运算放大器的同相输入端)和可调增益可以通过单个电阻设置。

稍微处理一下上面的公式,我们就有了仪表放大器中总电压增益的一般表达式:

虽然看原理图可能不太明显,但我们可以通过改变一个电阻的值来改变仪表放大器的差分增益:Rgain。

是的,我们仍然可以通过改变一些其他电阻的值来改变整体增益,但这需要 平衡 电阻值变化使电路保持对称。请注意,上述电路的最低增益是在 Rgain 完全打开(无限电阻)的情况下获得的,增益值为 1。

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