基于仪表放大器的高性能加法器

简介：
本项目研发了一种基于仪表放大器的高性能加法器，具备高精度、低漂移和宽频带特性。适用于精密测量与控制系统，显著提升信号处理效率和准确性。 仪表放大器是一种特别设计的运算放大器，用于提供高输入阻抗和卓越共模抑制比（CMRR）的应用场景。在传统的运算放大器加法电路中，由于其低输入阻抗特性，在信号源具有较高内阻时会导致增益误差。此外，这种结构缺乏有效的共模抑制能力，即无法有效消除两个输入端同时存在的相同部分的噪声信号，从而限制了它只能处理单端形式的输入信号。 为解决这些问题，仪表放大器提供了一个理想的选择方案。通过在RG脚接一个电阻RGAIN，可以配置成可调增益的形式，并且每个通道能够独立设置其增益值。这使得电路具有更高的输入阻抗和单独的共模抑制能力，减少了误差并提高了整体性能表现。此外，仪表放大器输出电压取决于正负两端之间的压差差异，并可以通过参考引脚实现级联连接，便于构建更复杂的加法器网络。 与传统运算放大器相比，采用仪表放大器构成的加法电路具有显著优势：每个输入通道具备高阻抗特性，减少了对信号源驱动能力的需求；同时每一路都有独立共模抑制功能，并支持差分输入模式。这种灵活性使得它能够更有效地处理反相和非反相信号。 在高频环境下，仪表放大器表现出色的总谐波失真加噪声性能（THD+N），即使其工作带宽仅1MHz且电流消耗仅为1mA的情况下，也能优于典型运算放大器8MHz带宽、4.5mA耗电下的表现。这表明虽然从某些参数上看仪表放大器可能不如传统运放“高性能”，但凭借出色的本底噪声和失真控制能力，在实际应用中能够提供更佳的性能指标。 在嵌入式系统设计，尤其是需要精确信号处理与低噪音操作的应用场合（例如生物医学传感器、精密测量仪器及工业控制系统），采用仪表放大器构建加法电路是优选方案。通过合理的设计配置可以实现高精度、低噪声和宽动态范围的信号处理功能，从而提升整个系统的性能指标。