为了满足仪表放大器输入阻抗要高的要求,由双运算放大器构成的仪表放大器采用同相串联差分运算放大电路。由双运算放大器构成的仪表放大器电路如图3-1所示。
图3-1 由双运算放大器构成的仪表放大器电路
为了使该电路的共模抑制性能好,应使电阻 R 11 = R F2 , R 21 = R F1 ,匹配后
为了调节增益,在电路的A 1 与A 2 反相端之间接入R G ,R G 接入不会改变匹配关系。若仍使 R F2 = R 11 = R F , R 21 = R F1 = R ,则该差分放大器的输入与输出关系为
其中,电压放大倍数为
该电路具有输入阻抗高、增益可以调节、价格低、功耗小等优点,唯一的缺点是共模电压输入范围受增益影响较大。
【例3.1】 如图3-2所示是由双运算放大器(集成运算放大器LM358)构成的仪表放大器,电源电压为±12V。图中, R 11 = R F2 =40kΩ, R 21 = R F1 =10kΩ, R P1 = R P2 =10kΩ, R G =100kΩ,从in1处和in2处输入信号,从 u O 处输出信号。图中,接在输出 u O 处的虚拟电压表用于测量输出电压。
现在给in1处输入幅度为100mV的直流电压信号,给in2处输入幅度为200mV的直流电压信号,用Proteus交互仿真功能,可以测出电路的输出端的电压值,如图3-2所示。图中虚拟电压表显示的输出电压值为-0.58V。
图3-2 由双运算放大器构成的仪表放大器
现在根据式(3-3),计算由双运算放大器构成的仪表放大器的理论放大倍数。
可见,实测值与理论计算结果是一致的。