理解与设计仪表放大器
什么是仪表放大器？
仪表放大器让工程师仅改变一个电阻即可微调电路增益，区别于传统差分放大器需多电阻配合。它建立在差分放大器基础上，增加单个可调电阻实现便捷增益控制。
电路工作原理
设计结合缓冲差分级与三个连接两缓冲段的额外电阻。所有电阻相等，除 R_gain 外。
左上 Op-Amp 负反馈强制点 1 电压（R_gain 顶端）等于 V_1，下 Op-Amp 锁定点 2 电压（R_gain 底端）等于 V_2。这在 R_gain 上建立等于 V_1 与 V_2 差值的压降。因 Op-Amp 输入电流可忽略，同一电流流过 R_gain 相邻两电阻，产生点 3 与 4 间压降：
右侧标准差分放大器以增益 1 放大此压降——前提是周围电阻相等。
为何使用仪表放大器？
虽布局看似复杂，但提供两大优势：
V_1和V_2 处极高输入阻抗，因各自直连其 Op-Amp 同相输入。- 通过单电阻
R_gain简便调节增益。
代数整理得总电压增益表达式：
实践中仅改变 R_gain 即可改变差分增益。调整其他电阻虽也能改变增益，但需完美平衡变化以保持对称。注意 R_gain 设为无穷大（开路）得最小增益 1。
核心要点
- 仪表放大器提供高输入阻抗和单电阻轻松增益控制，适合精密测量电路。
延伸阅读
- 求和与减法 Op-Amp 电路练习题
工业技术