仪表放大器（IA）是检测应用中的主要力量。本文将讨论一些利用仪表放大器的平衡和出色的DC /低频共模抑制（CMR）特性的方法，以便将仪表放大器与电阻式传感器（例如应变仪）以及传感器和放大器在物理上是分开的。本文将提出一些方法来改善这种类型的增益级的抗噪声能力，同时降低其对电源变化和元件漂移的敏感性。本文还将提供测得的性能值和结果以显示准确度范围，方便最终用户应用程序快速评估。详细说明对于传感器，几乎没有任何东西可以与惠斯通电桥相提并论（图1）。电桥可以产生一个差分电压，并且当物理参数改变时，差分电压将可预测地改变。差分电压还具有抑制温度和时间漂移的副作用。差分电压高于较大的共模（CM）电压。使用仪表放大器放大电桥提供的小信号。仪表放大器的优势在于，当电桥元件负载很少或没有负载时，它可以检测到差分电压并抑制CM到传统运算放大器无法达到的程度（因为需要外部电阻高度匹配）。加载。图1.惠斯通电桥的物理测量中使用的电子设备通常与要测量的物理参数相距很远。例如，埋在卡车称重站路面下或桥梁结构中的应变仪测量值不太可能位于读取测量结果的电子设备旁边。当使用两线制四分之一桥应变计（例如Omega的SGT-1 / 350-TY43）时，传感器放置在远离检测放大器的位置，如图2所示，即使使用传感器导线的屏蔽双绞线也无效。图2.远程传感器设置受到环境噪声拾取的影响。问题在于，屏蔽双绞线电缆不能抑制长电缆线上的所有干扰。在这种情况下，您不能依靠仪器的平衡输入消除CM效应。长电缆拾取的干扰会对放大器的正负输入产生不平衡的影响，并且输入中包含不相关的信号，无法通过CMR消除。因此，如图3所示，由于对CM噪声的不平衡响应（看似如此），在电路的输出端发现明显的噪声也就不足为奇了。图3.放大器输出处令人讨厌的120Hz噪声（0.1V / div，2ms / div）。为了成功地从CM中提取一个小的桥接差分电压（DC和干扰），一种解决方案是使用两对屏蔽或非屏蔽双绞线（UTP）。这样，仪表放大器的两个输入是平衡的，并且受它们影响的CM噪声相同，如图4所示。诸如LT6370之类的器件具有出色的低频CMR（120dB），可以可靠地抑制困扰IA输入的噪声。结果，即使在嘈杂的环境中，远程输出波形也非常干净。图4.使用两个非屏蔽双绞线进行远程检测借助LT6370的所有CMR功能，我们可以更进一步，并通过减少一对导线而仅保留一个UTP来简化配置。这个概念如图5所示，其中U2的输入被平衡以获得良好的CMR。请注意，UTP引线看起来与U2相同，并且具有相同的接地阻抗（R2，R4）。