《智能仪器设计基础》课件 第4章 信号调理电路设计1

第4章信号调理电路设计（1）智能仪器设计基础第4章从传感器毫伏级微弱信号，到MCU可读的数字量智能仪器设计基础·教学课件本章学习导读学习导读01数据采集电路结构单通道、并行、共享三种结构如何选？02模拟多路开关如何用一个ADC分时服务多路信号？03放大器家族三极管、运放、仪表放大器各适合什么？04特殊放大器程控、隔离、差分、全差分、CF型何时用？05基本运放电路同相/反相、单电源、加法、调零怎么设计？06有源滤波电路如何滤除干扰、防止混叠、选出目标频率？目录第4章信号调理电路设计

4.1数据采集电路结构

4.2模拟多路开关

4.2.1模拟多路开关的特性4.2.2常用集成模拟多路开关4.2.3模拟多路开关的应用

4.3放大器概述

4.3.1三级管放大器

4.3.2集成运算放大器

4.4仪表放大器

4.5程控增益放大器4.6隔离放大器

4.7差分输入放大器

4.8全差分放大器

4.9电流反馈运算放大器

4.10基本运算放大电路及设计

4.10.1基本运算放大电路4.10.2单电源运算放大电路4.10.3加法电路

4.11有源滤波电路设计习题40概述

信号调理电路是把来自传感器的模拟信号，经过幅度变换、滤波、电平调整等过程，变换为适合于数据采集的电路。

智能仪器的主要作用是对各种物理量进行测量和处理，多数物理量如温度、压力、光强等经过变换后都是模拟信号，以微处理器为核心的智能仪器，必须通过一定的电路将模拟信号转换为数字信号，才能进行处理和应用。

被测物理量多数以电压或电流等形式输出，传感器的输出信号一般都比较小，通常都是毫伏(mV)级甚至更小，需要进行放大、滤波、电平调整等，也有些输出信号幅度比较大，需要经过幅度的比例变换(缩小)，才能通过模数转换器（ADC)转换为数字量。4.1数据采集电路结构

智能仪器或数据采集系统一般包含传感器、信号调理电路、采样保持电路、模数转换电路、微控制器（MCU）、人机交互电路、通信电路等，这些模块构成一个完整的测量系统。对大多数智能仪器，通常微控制器只有一个，但被测物理量有时会有多个，采集速度也有较大差别，因此信号调理电路的结构也有多种类型。

根据被测信号的数量，数据采集电路分为单通道结构多通道结构4.1数据采集电路结构1.单通道结构

单通道结构是最基本的信号采集电路形式。如图4-1所示。被测量信号只有一路时采用这种单通道结构，传感器输出的信号经过信号调理电路进行放大、滤波、幅度和极性变换,再经过采样保持电路后，进入ADC电路，将模拟信号转换为数字信号进入MCU。图4-1单通道数据采集系统结构4.1数据采集电路结构2.多通道结构如果系统需要测量的信号有多路时，采用多通道结构，多通道结构分并行结构和共享结构。（1）多通道并行结构

如图4-2所示，传感器S1、S2、…、Sn，各自产生的信号，经过各个相互独立的信号调理电路和ADC电路进入到MCU,每个信号调理电路和ADC电路同步进行，MCU分时对ADC产生的信号进行读取。优点是速度可以比较高，可以完成信号的同步采集，有些应用需要对信号进行同步采集，如声源定位的波束形成算法、雷达、声纳等。缺点是硬件规模较大、成本较高。如果信号较多时，或多路的速度要求较高时，可以采用FPGA控制完成对ADC的读取。4.1数据采集电路结构（2）多通道共享结构

多通道共享结构有2种类型，如图4-3和4-4所示，它们都需要一个额外的元件，即多路模拟开关，图4-3的结构是共享信号调理电路、S/H电路、ADC的多通道结构，图4-4的电路是只共享ADC的多通道结构。图4-3的电路，无法同步数据采集，速度相对较慢一些，几个通道分时进行采集，硬件电路相对较少，减小了硬件电路的体积和成本。图4-4的结构，电路只共享ADC,其它都是独立的电路，采样保持电路可以在同一时刻完成，然后分时进行转换，可以利用一个ADC实现多路信号的同步采集。图4-3共享信号调理和ADC的多通道数据采集系统结构4.1数据采集电路结构（2）多通道共享结构

图4-4共享ADC的多通道数据采集系统结构4.1数据采集电路结构

信号调理电路是对信号进行放大、滤波、幅度变换、极性变换、电平偏移、开关控制等一类电路，对模拟信号的处理，根据信号的类型，可能需要前置放大、滤波、主放大、幅度变换、抗混叠滤波、极性变换、电平偏移、开关控制等电路，根据信号类型可能只需要其中的部分电路，其中前置放大器通常需要采用低噪声放大器。如图4-5所示，给出了信号调理电路的结构示意图。以下各节介绍这类电路设计相关的芯片与电路设计。图4-5信号调理电路结构4.2模拟多路开关

模拟多路开关是能够对模拟信号进行切换或开、关的器件。完整地应称为模拟多路开关与复用器（AnalogSwitches&Multiplexers）

模拟多路开关主要用于模拟信号的切换、接通或关断。当系统需要处理的信号有多路时，为了能够共享部分电路，如共享ADC或共享信号调理电路与ADC等,可以通过模拟多路复用器，分时接通不同的信号通道，这样可以利用较少的通道处理多路信号，提高了硬件的利用率，降低了成本。4.2.1模拟多路开关的特性

模拟开关通常用于模拟信号的接通与断开，或者用于多选1的通道切换，如图4-6（a）所示为4:1的模拟多路复用开关。有4个通道，进行通道切换时，需要S0、S1端的逻辑信号进行控制。模拟多路开关一般是双向的（BidirectionalSwitches），信号可以由A0-A3到A,也可以反过来。4.2.1模拟多路开关的特性

目前模拟多路开关的制做工艺主要是CMOS型，也有少数双极型，但双极型通常用于视频开关或复用等对速度有非常高要求的场合，功耗也较高。模拟多路开关内部结构主要是由一对PMOS和NMOS管构成，如图4-6（b）所示。当他们导通时，会存在一个导通电阻。不同电压时，导通电阻会有一些差别，如图4-6（c）所示，通常用一个平均导通电阻表示。选择模拟多路开关时，需要考虑如下一些性能指标：（1）通道数量，集成模拟多路开关根据结构（Configuration）不同，可以分为多种类型。常用的结构有16:1、8:1、4:1、2:1、1:1等，图4-6（a）为4:1的模拟多路开关，表示可以将4通道（Channel）中的1路切换到公共通道。（a）模拟开关(b)模拟开关的结构(c)模拟开关的导通电阻图4-6模拟开关及结构与导通电阻4.2.1模拟多路开关的特性

（2）导通电阻（RON），模拟多路开关由半导体材料构成，一般是由双向MOSFET晶体管构成，导通时会存在一定的电阻，即为导通电阻。导通电阻会随输入信号电压的不同有一定的变化，如图4-6（c）所示，也与电源电压有关，电源电压高时，RON随输入模拟信号电压的变化会小一些。一般手册上会给出一个平均值或标称值。如TI公司生产的8:1模拟多路复用器74HC4051，导通电阻在电源电压4.5V时为70Ω，9V时为40Ω。导通电阻一般在0.25到1300Ω之间，多数为几十Ω到300Ω之间。RON随信号电压不同的变化，会引起信号失真，而且无法校准，当导通电阻小时，电路更容易出现这样的误差，

4.2.1模拟多路开关的特性

（3）泄漏电流（LeakageCurrent），泄漏电流分导通泄漏电流和关断泄漏电流，导通泄漏电流（ONLeakageCurrent）是指导通时输入模拟信号的电流由内部泄漏出去的电流，理想情况下输入电流应全部由输出端流出，但会有一小部分泄漏到芯片内部，经地或电源负端流出。一般导通泄漏电流比较小，量级在pA到20μA之间。关断泄漏电流(OFFLeakageCurrent)是指在开关关断情况下，由输出端流出的电流，一般在μA量级。（4）带宽（Bandwidth

），模拟多路开关在导通时，模拟信号传输时的频率特性。不同频率的模拟信号通过模拟开关时，幅度会有一定的衰减，频率增加衰减会增加，带宽反映了这种衰减趋势。一般用-3dB带宽表示。带宽一般在几十MHz到几个GHz之间。例如CD74HC4051的带宽大于100MHz。4.2.1模拟多路开关的特性

（5）开关速度，指模拟多路开关接通和断开的速度，用接通和关断时间表示（tON、tOFF），一般接通速度和关断速度会有一些差别，常用器件的速度在几十个nS量级。根据数据采集系统的速度要求选择合适的开关速度。

除了上述参数外，还有电源电压、输出最大电流、信号传输延迟时间、工作温度等。电源电压也是一个重要参数，有单电源和双电源等。一般电源电压高时，切换速度会高，导通电阻也较小，导通电阻的通道差别也较小，有利于减小信号失真。4.2.1模拟多路开关的特性

（5）开关速度，指模拟多路开关接通和断开的速度，用接通和关断时间表示（tON、tOFF），一般接通速度和关断速度会有一些差别，常用器件的速度在几十个nS量级。根据数据采集系统的速度要求选择合适的开关速度。

除了上述参数外，还有电源电压、输出最大电流、信号传输延迟时间、工作温度等。电源电压也是一个重要参数，有单电源和双电源等。一般电源电压高时，切换速度会高，导通电阻也较小，导通电阻的通道差别也较小，有利于减小信号失真。4.2.2常用集成模拟多路开关

常用的集成模拟多路开关有8:1、4:1、（4:1）×2等。具体型号有CD4051、CD4052、AD7501等。下边分别介绍几种常用型号的特点与使用方法。1.

8:1双向模拟多路开关CD4051CD4051为CMOS型的8:1双向模拟多路开关，可用于8个输入到1个输出的信号切换，也可以用于将1路信号输入切换到8路输出中的一路，不同厂家的CD4051引脚名称和参数有些区别，以下以TI公司生产的CD74HC4051为例。模拟电压输入范围为±5V。导通电阻在VCC–VEE=4.5V时的典型值为70Ω，在VCC–VEE=9V时典型值为40Ω。导通和截止时的泄漏电流均为±4μA，tON、tOFF均为19ns，模拟信号由输入到输出的传输延时为10ns,带宽为165MHz。4.2.2常用集成模拟多路开关引脚分布如图4-7所示。A0-A7：8个模拟通道，可作为输入，也可作为输出。A：为共公通道，模拟信号的公共输入或输出端。S0、S1、S2：数字逻辑控制的通道选择输入端。E：使能端，高电平时所有通道被禁止，低电平时可以进行通道切换。VCC：正电源输入端，可以在2-6V之间。VEE：负电源输入端，0-（-6V）之间。GND：地。S0、S1、S2、E的真值表为表4-1。CD4051的内部结构如图4-8所示，其中TG为传输门（TransmissionGate)，即传输模拟信号的模拟开关，由PMOS和NMOS构成的双向模拟开关。逻辑信号的电平应在0-VCC之间。4.2.2常用集成模拟多路开关图4.7CD4051引脚图4.2.2常用集成模拟多路开关2.双四路（（4：1）x2）模拟多路开关CD4052CD4052为（4：1）x2的模拟多路开关，相当于2个4选1的模拟开关。有两个独立的4:1模拟开关A和B，但由共同的逻辑信号控制，如图4-8所示为引脚图和逻辑功能图。另外还有CD4053为（2:1）x3的模拟多路开关。真值表如表4-2所示。

（a）引脚图（b）逻辑功能图

图4-8（4:1）×2双四通道模拟多路开关

CD40524.2.2常用集成模拟多路开关3.其它类型的模拟多路开关以上介绍的是常用的几种类型的模拟多路开关，其它功能的模拟开关，在表4-3中给出了几种型号可以参考。

4.2.3模拟多路开关的应用

模拟开关通常是用于模拟信号的接通与断开，或者用于多选1的通道切换，在多通道数据采集中可用于共享电路，目前有不少类型的多通道ADC内部集成了模拟多路开关，如果通道数量能够满足要求，尽量选用带有多路模拟开关的的ADC,可以简化电路的设计。因此这里介绍一种利用多路模拟开关，实现共享信号调理电路的应用，以下简单介绍多路模拟开关，在多路超声波测距雷达中的应用。案例：4路倒车雷达用CD4052共享收发电路速度要求不高，4路轮流收发；换能器收发共用，用一块CD4052节省模拟与MCU引脚发射路径MCUCD4052A路（发射）驱动+变压器换能器S1~S4轮流发射>20V接收路径（反射回波）换能器回波CD4052B路（接收）共享前置放大·滤波·整形MCU计时共享点一：模拟通道四路换能器共用一套放大、滤波、整形电路，显著减小体积。共享点二：MCU引脚发射与接收各只用一路IO；测往返时间t，按声速换算距离。4.3放大器概述

放大器是信号调理电路中的重要元件，合理地选择放大器和设计放大电路是信号调理的关键。传感器的类型多种多样，所处的工作环境也千差万别，输出信号也各有特点，多数情况下还会存在较大的干扰等，因此需要了解放大器的特点、类型等，以便根据信号特点，选择合理的放大器，设计出符合要求的放大电路或信号调理电路。

目前应用广泛的放大器包括分立元件放大器和集成放大器，分立元件放大器主要是三极管，集成放大器主要是通用集成运算放大器、仪表放大器、可编程和可变增益放大器等。集成运算放大器使用方便（只用外加几个元件即可工作）、种类多、性能可靠等，在智能仪器设计中等到广泛应用。三极管放大器构成的放大电路调试比较困难，稳定性不及运算放大器，因此使用相对较少，但在一些场合如频率较高、信号源内阻较大等场合也会有应用，另外智能仪器设计中三极管也被广泛地用于信号的开关和驱动。4.3.1三级管放大器

三极管对信号具有放大作用，同时具有开关和驱动作用，按原理可以分为双极型三极管和场效应（FET）三极管。图4-10给出了几种类型的三极管及符号。

双极型三极管分为PNP型和NPN型，是一种对电流具有放大作用的器件。

通常可以根据频率分为通用三极管和射频三极管，通用型三极管的特征频率在3MHz到几百MHz之间，一般在200MHz左右，高的到500MHz。射频三极管的特征频率一般在1GHz左右。

根据功率可以分为小功率、中功率和大功率三极管等。一般最大集电极耗散功率PCM小于1W的为小功率晶体管，在1-5W之间称为中功率晶体管，大于5W的为大功率晶体管。

双极型三极管的主要参数包括特征频率fT、电流放大倍数hFE，最大工作电压和电流，集电极发射极反向击穿电压等。

几种常见的双极型三极管有9011、9012、9013、9014、8050、8550等，它们是低频、通用型、小功率三极管，可用于放大、小功率开关和驱动等。.4.3.1三级管放大器

场效应(FET)三极管分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管MOSFET），两种场效应管均有N沟道型和P沟道型。

场效应管是电压控制器件，输入电流极小，因此输入阻抗很高。JFET型场效应管适合用于信号放大，特别是信号源或传感器内阻非常高的场合，用于阻抗变换，常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。场效应管的噪声系数也比较小，在低噪声放大电路的输入级及要求信噪比较高的电路中可以选用场效应管。

MOS型场效应管多用于功率开关控制，如电源开关控制、电机驱动等。相比于双极型三极管，MOS型场效应管导通电阻小，只有几百毫欧姆，常用做可控功率开关和驱动器件。MOSFET的工作电压可以到600-800V，工作电流可以从几个安培到500安培以上，功率可以从几瓦到500瓦以上。4.3.2集成运算放大器

集成成运算放大器是由多级三极管构成的直接耦合放大电路，把它们集成在一块半导体材料上构成了芯片。最早是1964年美国仙童半导体公司研制的单片集成运算放大器μA702（不久被μA741代替），之后出现了种类繁多的集成运算放大器，目前已有上千种，在信号调理电路中得到广泛应用，了解运算放大器的特点和分类，才能合理地设计出高性能的放大电路。图4-11运算放大器的引脚与功能图（精密运算放大器OPA2277和OPA4277）4.3.2集成运算放大器

描述集成运算放大器性能的参数有30多个，常用的有以下11种。（1）差模输入电阻RIN(InputResistance)，理想运放的值为∞，实际值为几百K到数百M欧量级，CMOS结构的运放，输入级是JFET三级管，差模输入电阻在1012-1013以上。（2）输入失调电压VOS(Inputoffsetvoltage)及温漂(Offsetvoltagedrift)：运算放大器的输出电压为零时，需要在二个输入端之间施加的直流电压。理想运放的值为0V，实际值为0.001-60mV，失调电压温漂为单位温度失调电压的变化率VOS/dT，一般值为0.001-50μV/oC；（3）增益带宽积GBW（GainBandwidthProduct）：放大器带宽和带宽增益的乘积，反映了放大器的增益随频率变化的特性。一般在数kHz到几百MHz以上。（4）输入偏置电流IB（InputBiasCurrent）：表示由信号输入端流入运放的电流，双极型运放一般在10nA-μA，场效应运放在nA-pA之间，理想运放的偏置电流为0。（5）输入失调电流IOS(InputOffsetCurrent)：表示流经两个输入端电流的差别，一般在60nA---0.02pA之间，双极型晶体管一般为20～200nA，场效应管一般小于1nA。4.3.2集成运算放大器

（6）转换速率或压摆率SR（Slewrate）：表示运算放大器对突变信号的适应能力。量级在1--18000V/us左右。（7）共模抑制比：表示运放对差模信号的放大倍数和对共模信号放大倍数之比。一般为70～90dB。（8）输出电压和电流：表示运放的输出能力，一般输出电压峰-峰值要比电源电压低1～3V，轨到轨（railtorail）型运算放大器，输出电压可以比电源电源低200mV以下，扩大了输出信号的动态范围。短路电流一般在25mA左右。（9）静态功耗：表示无信号条件下运放的耗电程度。当电源电压为±15V时，静态功耗双极型晶体管一般为50～100mW，场效应管一般为1mW。（10）输入电压噪声密度(VoltageNoiseDensity)：描述放大器噪声的一项指标，是指在没有其它噪声干扰的情况下，放大器输入短路时，出现在输入端的电压波动。电压噪声密度单位为nV/。一般在数个nV/-50nV/之间。（11）电源电压，运算放大器工作时的电源电压，不同类型的运入差别比较大，一般在3-44V之间，也有少数可以低到1.5V，高到80-180V。运放一般可以双电源或单电源工作，但电路有些区别。4.3.2集成运算放大器

（6）转换速率或压摆率SR（Slewrate）：表示运算放大器对突变信号的适应能力。量级在1--18000V/us左右。（7）共模抑制比：表示运放对差模信号的放大倍数和对共模信号放大倍数之比。一般为70～90dB。（8）输出电压和电流：表示运放的输出能力，一般输出电压峰-峰值要比电源电压低1～3V，轨到轨（railtorail）型运算放大器，输出电压可以比电源电源低200mV以下，扩大了输出信号的动态范围。短路电流一般在25mA左右。（9）静态功耗：表示无信号条件下运放的耗电程度。当电源电压为±15V时，静态功耗双极型晶体管一般为50～100mW，场效应管一般为1mW。（10）输入电压噪声密度(VoltageNoiseDensity)：描述放大器噪声的一项指标，是指在没有其它噪声干扰的情况下，放大器输入短路时，出现在输入端的电压波动。电压噪声密度单位为nV/。一般在数个nV/-50nV/之间。（11）电源电压，运算放大器工作时的电源电压，不同类型的运入差别比较大，一般在3-44V之间，也有少数可以低到1.5V，高到80-180V。运放一般可以双电源或单电源工作，但电路有些区别。4.3.2集成运算放大器

（6）转换速率或压摆率SR（Slewrate）：表示运算放大器对突变信号的适应能力。量级在1--18000V/us左右。（7）共模抑制比：表示运放对差模信号的放大倍数和对共模信号放大倍数之比。一般为70～90dB。（8）输出电压和电流：表示运放的输出能力，一般输出电压峰-峰值要比电源电压低1～3V，轨到轨（railtorail）型运算放大器，输出电压可以比电源电源低200mV以下，扩大了输出信号的动态范围。短路电流一般在25mA左右。（9）静态功耗：表示无信号条件下运放的耗电程度。当电源电压为±15V时，静态功耗双极型晶体管一般为50～100mW，场效应管一般为1mW。（10）输入电压噪声密度(VoltageNoiseDensity)：描述放大器噪声的一项指标，是指在没有其它噪声干扰的情况下，放大器输入短路时，出现在输入端的电压波动。电压噪声密度单位为nV/。一般在数个nV/-50nV/之间。（11）电源电压，运算放大器工作时的电源电压，不同类型的运入差别比较大，一般在3-44V之间，也有少数可以低到1.5V，高到80-180V。运放一般可以双电源或单电源工作，但电路有些区别。4.3.2集成运算放大器

（6）转换速率或压摆率SR（Slewrate）：表示运算放大器对突变信号的适应能力。量级在1--18000V/us左右。（7）共模抑制比：表示运放对差模信号的放大倍数和对共模信号放大倍数之比。一般为70～90dB。（8）输出电压和电流：表示运放的输出能力，一般输出电压峰-峰值要比电源电压低1～3V，轨到轨（railtorail）型运算放大器，输出电压可以比电源电源低200mV以下，扩大了输出信号的动态范围。短路电流一般在25mA左右。（9）静态功耗：表示无信号条件下运放的耗电程度。当电源电压为±15V时，静态功耗双极型晶体管一般为50～100mW，场效应管一般为1mW。（10）输入电压噪声密度(VoltageNoiseDensity)：描述放大器噪声的一项指标，是指在没有其它噪声干扰的情况下，放大器输入短路时，出现在输入端的电压波动。电压噪声密度单位为nV/。一般在数个nV/-50nV/之间。（11）电源电压，运算放大器工作时的电源电压，不同类型的运入差别比较大，一般在3-44V之间，也有少数可以低到1.5V，高到80-180V。运放一般可以双电源或单电源工作，但电路有些区别。4.3.2集成运算放大器

（6）转换速率或压摆率SR（Slewrate）：表示运算放大器对突变信号的适应能力。量级在1--18000V/us左右。（7）共模抑制比：表示运放对差模信号的放大倍数和对共模信号放大倍数之比。一般为70～90dB。（8）输出电压和电流：表示运放的输出能力，一般输出电压峰-峰值要比电源电压低1～3V，轨到轨（railtorail）型运算放大器，输出电压可以比电源电源低200mV以下，扩大了输出信号的动态范围。短路电流一般在25mA左右。（9）静态功耗：表示无信号条件下运放的耗电程度。当电源电压为±15V时，静态功耗双极型晶体管一般为50～100mW，场效应管一般为1mW。（10）输入电压噪声密度(VoltageNoiseDensity)：描述放大器噪声的一项指标，是指在没有其它噪声干扰的情况下，放大器输入短路时，出现在输入端的电压波动。电压噪声密度单位为nV/。一般在数个nV/-50nV/之间。（11）电源电压，运算放大器工作时的电源电压，不同类型的运入差别比较大，一般在3-44V之间，也有少数可以低到1.5V，高到80-180V。运放一般可以双电源或单电源工作，但电路有些区别。4.4仪表放大器

仪表放大器（InstrumentationAmplifiers）由3个运算放大器构成，信号由输入级的2个运算放大器的同相输入端输入，具有很高的输入电阻和共模抑制比，能够对传感器输出的微弱差分信号进行放大，而且电路设计简单，因此在智能仪器设计中得到广泛应用。１.仪表放大器原理如图4-12所示为仪表放大器的原理图，输入信号由运算放大器A1和A2的同相端输入，A3工作在差分状态。VREF为参考电压输入端，可以接地。以下简要分析仪表放大器的工作原理。4.4仪表放大器4.4仪表放大器

仪表放大器的2个输入端分别为2个普通运算放大器的同相输入端，因此输入电阻很高。仪表放大器可以用一般的运算放大器和电阻搭建而成，但由于一般电阻存在误差，因此搭建的仪表放大器精度不高。目前广泛应用的是集成仪表表放大器。4.4仪表放大器

2.集成仪表放大器

集成仪表放大器可以通过激光修剪的方法，在芯片内部制做参数一致性好、精度非常高的电阻，具有较高的测量精度，因此集成仪表放大器得到广泛应用。目前仪表放大器主有TI公司的生产的INA101、103、111、114等共有50多种型号；AnalogDevices公司（以下简称AD公司）生产的AD620、621、512、522、AD623,AD8223等几十种型号；Maxim公司生产的MAX4194、4195、4196、4197等。仪表放大器使用简单，放大倍数由外加的一个电阻确定，放大倍数通常在10000以下。仪表放大器的主要参数种类与运算放大器类似，但仪表放大器通常用于精密放大，带宽比较小，一般在几MHz左右，通常小于30MHz。以下以INA114为例说明，INA114是一种通用仪表放大器，尺寸小、精度高、价格低，图4-13给出了集成仪表放大器INA114的引脚分配。4.4仪表放大器

2.集成仪表放大器

集成仪表放大器可以通过激光修剪的方法，在芯片内部制做参数一致性好、精度非常高的电阻，具有较高的测量精度，因此集成仪表放大器得到广泛应用。目前仪表放大器主有TI公司的生产的INA101、103、111、114等共有50多种型号；AnalogDevices公司（以下简称AD公司）生产的AD620、621、512、522、AD623,AD8223等几十种型号；Maxim公司生产的MAX4194、4195、4196、4197等。仪表放大器使用简单，放大倍数由外加的一个电阻确定，放大倍数通常在10000以下。仪表放大器的主要参数种类与运算放大器类似，但仪表放大器通常用于精密放大，带宽比较小，一般在几MHz左右，通常小于30MHz。4.4仪表放大器

2.集成仪表放大器INA114是一种通用仪表放大器，尺寸小、精度高、价格低，图4-13给出了集成仪表放大器INA114的引脚分配。失调电压：最大50μV；失调电压温漂：最大0.25μV/oC；输人偏置电流：最大2nA；共模抑制比：最小115dB；静态电流：小于3mA；工作电压范围：（±2.25~18V)；一个外部电阻就可以设置1~10000之间的任意增益值，G=1+50kΩ/RG;带宽：1MHz/G。4.4仪表放大器

2.集成仪表放大器INA114是一种通用仪表放大器，尺寸小、精度高、价格低，图4-13给出了集成仪表放大器INA114的引脚分配。失调电压：最大50μV；失调电压温漂：最大0.25μV/oC；输人偏置电流：最大2nA；共模抑制比：最小115dB；静态电流：小于3mA；工作电压范围：（±2.25~18V)；一个外部电阻就可以设置1~10000之间的任意增益值，G=1+50kΩ/RG;带宽：1MHz/G。4.4仪表放大器3.集成仪表放大器的应用仪表放大器最常用作电桥放大器。4.5程控增益放大器

程控增益放大器（PGA，Programmablegainamplifiers)也称为可变增益放大器（VGA:Variablegainamplifiers），简称为程控放大器。智能仪器在不同条件下工作，有时信号的动态变化范围会很大，利用普通的运算放大器构成的放大电路，当电路完成后放大倍数是固定的，会出现放大倍数过大或过小的现象，无法在整个量程内保持合理的放大倍数，通过程控放大器可以动态地改变电路的放大倍数，能够解决信号动态变化范围比较大的问