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3.3.6 轨对轨仪表放大器LTC2053
LTC2053是一种轨对轨、零漂移仪表放大器。其差分输入的工作范围为轨到轨，单端输出的摆幅为轨到轨。LTC2053可在低至2.7V的单电源下使用，也可在±5.5V双电源下工作。LTC2053的输入失调电压保证低于10μV，输入失调电压温度漂移小于50nV/℃。LTC2053的增益通过两个外部电阻器来调节。
LTC2053仪表放大器的引脚排列如图3-25所示。其中，1引脚是低电位使能脚，4、8引脚需提供正负相等的工作电压，由2、3引脚输入的电压即可从7引脚输出放大后的电压值。5引脚是参考基准，如果接地则7引脚的输出为与地之间的相对电压。6引脚为RG端，连接电阻端。而增益靠两个电阻的比值来调节。
图3-25 LTC2053仪表放大器的引脚排列
图3-26是LTC2053仪表放大器的两种基本应用图。其中，图3-26（a）是单电源单位增益应用图；图3-26（b）是双电源、增益由电阻比决定的应用电路图。由图3-26（b）可见， U OUT =（1+ R 2 / R 1 ） U D + U REF 。若5引脚接地，则 U OUT =（1+ R 2 / R 1 ） U D 。
图3-26 LTC2053仪表放大器的两种基本应用图
1）用LTC2053将信号放大5倍
【例3.13】 图3-27所示是用LTC2053实现信号放大5倍电路图，采用单电源供电，电源电压为+5V。图3-27中， R 1 =10kΩ， R 2 =40kΩ，根据LTC2053放大器增益公式，可知增益 G =1+ R 2 / R 1 =1+4=5。图中的输入信号in1和in2均为毫伏信号，LTC2053的参考端（5引脚）接地。从LTC2053的7引脚处输出信号，输出信号用虚拟电压表测量。在输入信号in1和in2间接一虚拟毫伏电压表，用来测量输入的毫伏级电压信号。
当in1输入信号为80mV，in2输入信号为180mV时，用Proteus交互仿真功能，可以测出电路的输出端的电压值，如图3-27所示。图3-27中，虚拟毫伏电压表显示差分信号为+0.10V，电压表显示的输出电压值为+0.50V。由此可知，可将输入的差分信号放大5倍。
图3-27 用LTC2053实现信号放大5倍电路图
2）LTC2053单电源单位增益放大器
【例3.14】 图3-28所示是LTC2053单电源单位增益放大器电路图，采用单电源供电，电源电压为+5V。图3-28中的输入信号in1和in2均为毫伏信号，LTC2053的参考端（5引脚）接地，6引脚和7引脚连接到一起。从LTC2053的7引脚处输出信号，输出信号用虚拟电压表测量。在输入信号in1和in2间接一虚拟毫伏电压表，用来测量输入的毫伏级电压信号。
当in1输入信号为80mV，in2输入信号为180mV时，用Proteus交互仿真功能，可以测出电路的输出端的电压值，如图3-28所示。图3-28中，虚拟毫伏电压表显示差分信号为+0.10V，电压表显示的输出电压值为+0.10V。由此可知，如图3-28所示的电路，可实现单位增益放大，也就是输出信号和输入信号一样大。
图3-28 LTC2053单电源单位增益放大器电路图
【例3.15】 图3-29所示是用LTC2053构成的输出2.5V精密电压参考源，采用单电源供电，电源电压为+12V。图中的AD584是一个可以提供5V稳定电压的参考源芯片，它输出的5V电压接LTC2053的同相输入端3引脚，AD584也是+12V供电。图中， R 1 =1kΩ， C 2 =0.1μF。LTC2053的参考端（5引脚）接地，从LTC2053的7引脚处输出信号，输出信号用虚拟电压表测量。在AD584的5V电压输出端接一虚拟电压表，用来监测输出的5V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3-29所示。图3-29中AD584的5V电压输出端的虚拟电压表显示+5.00V，LTC2053的7引脚上电压表显示+2.50V。由此可知，如图3-29所示的电路可输出2.5V精密电压。
图3-29 用LTC2053构成的输出2.5V精密电压参考源
【例3.16】 图3-30所示是LTC2053双电源单位增益放大器电路图，采用双电源供电，电源电压为±5V。LTC2053的参考端5引脚接同相输入端，同相输入端在接入外部电压信号in1，2053的反相输入端2引脚接地，6引脚与7引脚相连。从7引脚输出信号，输出信号用虚拟电压表测量。
当in1输入信号为180mV，用Proteus交互仿真功能，可以测出电路的输出端的电压值，如图3-30所示。图3-30中左侧的虚拟电压表显示+0.18V，右侧的虚拟电压表也显示+0.18V。由此可知，如图3-30所示的双电源电路也可实现单位增益放大。
图3-30 LTC2053双电源单位增益放大器电路图
总结
（1）仪表放大器源于运算放大器，优于运算放大器。仪表放大器也称为精密放大器、测量放大器、仪用放大器，多用于弱信号放大。仪表放大器除具有足够的放大倍数外，还要有较高的输入电阻和较高的共模抑制比。仪表放大器分两类，一类是用普通放大器构成的，常见的是用两个或三个运算放大器和若干只电阻组成的；另一类是集成仪表放大器。
（2）集成仪表放大器种类很多，功能各异。有单电源供电的，也有双电源供电的；有轨对轨的；有诸如低功耗的、低电压的、低漂移的、低噪声的；有高精度的、高阻抗的、高增益的、高速度的。