仪表放大器仪表放大器电路设计及应用

Question

如题所述

Answer 1

仪表放大器电路设计与应用涉及到两种主要实现方式：一是利用分立元件组合，如通用型运放LM741和精密运放OP07；二是通过单片集成芯片，如集成四运放LM324和AD620。以下是四种不同的设计方案。

方案一，采用三个LM741组成三运放电路，如图2所示，其工作原理与典型仪表放大器相同，通过桥式信号输入电路A1，A2输入信号。

方案二，使用三个OP07，电路结构和原理与方案一类似，只需替换LM741为OP07。

方案三，利用LM324集成四运放，集成在同一芯片中，减少了器件性能差异，同时有利于降低电源噪声和提升性能。电路原理保持不变。

方案四，AD620单片集成芯片实现，电路简单，只需增益设置电阻Rg和电源，设计效率最高。增益计算公式为G=49.4K/Rg+1。

性能测试主要考察信号源的输入范围、最大增益和共模抑制比。表1和表2记录了仿真和实际测试的数据。然而，由于仿真不受环境干扰，通常性能优于实际测试，而实际测试则受限于环境因素和仪器精度。

从表2的实测数据来看，方案2在信号输入范围、增益和共模抑制比上表现出色，成本介于方案1和方案3之间，性价比最高。方案4虽然简单高效，但成本较高，而方案1和方案3在性能上略逊于方案2和4，但价格更为亲民。

在电路设计中，应根据实际需求选择方案。方案2和4适用于对性能有较高要求的场景，方案2性价比高，方案4简单高效但成本高。方案1和方案3则适合性能要求不高且注重成本节省的情况。

最后，在具体设计中，应关注元器件的选取，如选择性能一致的运放，使用低温度系数电阻以减小漂移，合理选择和布局电路以增强抗干扰能力。这样，才能优化资源利用，达到最佳电路设计效果。