仪表放大器
仪表放大器:三运放分立电路 G = (1 + 2R1/Rg)·(R3/R2),或集成 INA128 / AD620 / INA333 增益电阻 RG 计算(E96 选值);电阻失配决定的 CMRR、内部节点与输出摆幅校验。
电路原理图
输入参数
计算结果
点按结果可复制数值;支持输入 4.7k、100n、2u2 等工程写法
计算公式
三运放:G = (1 + 2R1/RG)·(R3/R2),RG = 2R1 / (G·R2/R3 − 1)
内部节点 VO1,2 = VCM ± (1 + 2R1/RG)·VD/2
最坏 CMRR ≈ (1 + 2R1/RG)·(1 + R3/R2) / (4t)
INA128:G = 1 + 50 kΩ/RG AD620:G = 1 + 49.4 kΩ/RG INA333:G = 1 + 100 kΩ/RG
VOUT = G·VD + VREF
原理与说明
仪表放大器 = 两个同相放大器组成的高阻抗差分输入级 + 一个差分放大器。第一级只放大差模信号(增益 1 + 2R1/RG),共模信号以增益 1 通过;第二级把差模转为单端并抑制共模。改变一个电阻 RG 即可调增益,而不影响 CMRR。
设计要点
- CMRR 由第二级电阻匹配决定,并被第一级增益放大:分立电路即使用 0.1% 电阻,G=100 时最坏 CMRR 也只有约 100 dB 量级;集成仪表放大器内部激光修调电阻,CMRR 通常 > 100 dB(G ≥ 10)。R1a/R1b 失配只影响增益,不影响 CMRR。
- 内部节点会先饱和:第一级输出 = VCM ± G1·VD/2,大共模 + 高增益时内部运放先饱和,而输出看起来仍"正常"——这就是数据手册里的"菱形图"(输入共模 vs 输出电压)限制,本工具做了简化校验。
- REF 引脚必须由低阻抗源驱动(如运放跟随器),否则串入的电阻会破坏第二级匹配、降低 CMRR。单电源系统常把 REF 接 V+/2。
- 输入需要直流偏置回路:传感器浮地(热电偶、交流耦合)时,输入端要经电阻接到地或参考电平,否则偏置电流会把输入推到饱和。
- RG 的温漂直接变成增益温漂,选低温漂(≤ 25 ppm/°C)金属膜电阻。
常见器件最小 CMRR(DC,约值,G = 1/10/100/1000):INA128 80/100/120/120 dB;AD620 73/93/110/110 dB;INA333 约 90 dB 起(G ≥ 10 时约 100 dB 以上)。以数据手册为准。