仪用放大器原理

我是电器电！这篇文章给大家讲一下仪用放大器的原理！电路如图所示

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仪用放大器是测量仪器中经常会用到的放大电路，因为测量压力，温度，流量，速度都需要有相应的传感器。对应的有压力传感器，温度传感器，流量传感器，速度传感器。如果传感器是电压型的那么内阻较大可等效成一个电压源串联内阻的形式又因为电压源会随着被测物理量的改变而改变，如流量传感器会随着流量的改变而改变，等效电路如图所示

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既然信号源内阻很大，那么我们需要的第一级放大电路，第一个条件就需要高输入阻抗。又由于输入信号很小第二个条件就需要高增益，传感器送来的信号当中难免有无用的量，如测温200k出来的是20uv，但一般不会那么精密，实际情况测温时会有200k加减几十度的上下范围这时大量信号无用，有可能成为共模信号所以第三个条件需要仪用放大器具有很高的共模抑制比。

仪用放大器恰好满足了这三个条件，我们再来看图1，放大器是由3个运算放大器构成，A1和A2对称。单独看一下A1信号Vi1从同相端输入，反相端和输出端接电阻器，瞬时“＋”送入，Ⅴo为“＋”反馈到反相端依然为“＋”。所以A1电路为负反馈电路，同理A2电路也为负反馈电路。都是负反馈就会满足虚短虚断的要求。还是看A1对Vi1来说为虚断，所以无电流输入相当于输入阻抗为∞，又由于虚短所以A点电位为Ⅴi1，同理B点电位为Ⅴi2。如果输入信号Ⅴi1和Vi2是共模信号Vi1Vi2同时为20mV，那么A点电压等于B点电压I上无电流为0，由于I上无电流R1上也无电流A1反相端也无电流所以Vo1＝Ⅴi1，同理

Vo2＝Ⅴi2，Vo1和Vo2也成为了共模信号Ⅴo1＝Ⅴo2

A3运算放大器组成了双端求和电路。我们运用叠加原理先算当Ⅴo2单独作用Ⅴo1＝0时V＋＝〔Rf／（R＋Rf）〕×Ⅴo2①

Vo＇＝〔（R＋Rf）／R〕V＋②把①式代入②式，得

Vo＇＝（R＋Rf）／R × Rf／（R＋Rf）×Ⅴo2＝（Rf／R）Ⅴo2 ③

Vo1单独作用Ⅴo2＝0时，相当于同相端接了个电阻器下端R与Rf并联

Vo＂＝（一Rf／R）Vo1④

Vo＝Vo＇＋Ⅴo＂＝Rf／R（Vo2－Vo1）⑤

从⑤式可看出如果输入为共模信号结果为0。理论为0，但实际结果不为0很小。

如果是差模信号会怎样呢？

这时I上就会有电流

I＝（Ⅴo1－Ⅴo2）／R2

Vo1－Vo2＝（2R1+R2）I＝（1+2R1／R2）（Ⅴi1－Vi2）

Vo＝－Rf／R（Ⅴo1－Vo2）＝一Rf／R（1+2R1／R）（Ⅴi1－Vi2）

上面为差模信号输入时的输出Vo与输入Ⅴi1Vi2之间的关系。仪用放大器对共模信号无传递作用为了更好的理解把电子秤的部分电路引入如图示

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图3如果无人上秤那么四个电阻相等输出共模信号显示为0，当人上秤后压力传感器让压敏电阻（可调电阻R）感受到压力而输出差模信号显示具体重量。

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