测量放大器的基础知识

更新时间：2026-07-28

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测量放大器是一种主要设计用于检测来自各种传感器（如应变计和压力传感器）极弱信号的放大器，并以高精度放大它们。

在制造设备和设备中，放大器电路优化为放大各种传感器信号以测量压力和温度，这也是它们也被称为仪器放大器的原因。这种现象的另一个称呼是仪表放大器。

典型的运算放大器和测量放大器也有不同的增益设置。与运算放大器相比，测量放大器的特点是其精度，因为它们在预设的狭窄范围内选择增益。

测量放大器用于检测来自各种传感器的信号，如应变计，并可靠地放大信号。通过利用测量放大器的特性，它被广泛应用于工业测量应用系统，以减少噪声产生并放大各种传感器检测到的弱信号，从而优化传感器参数的工作。

其他应用包括电机控制、车载设备和数据采集设备。

测量放大器输入端为差分型，输出端为单端输出，以抑制输入噪声。一个显著特点是放大器的操作，专注于确保高共模去除比，称为CMR。

与运算放大器相比，这些放大器设计用于特定功能和用途，因此虽然结构上与运算放大器相同，但其操作方法有所不同。例如，为了实现高精度测量，必须保持偏置电流输入较低，且在纳安阶级下通常保持较低。

差动输入由两个输入端子组成，保持平衡状态，导致高输入阻抗超过数百 MΩ，而输出阻抗通常设定较低，仅数 mω。此外，在工作方面，增益通常通过电阻和端子在预设的狭窄范围内选择，因此与运算放大器相比，应用范围较窄且灵活性较低，但仍可实现精度且变化最小。

测量放大器因其电路配置而使用运算放大器，但其作为电路的处理方式与运算放大器有显著差异。运算放大器广泛应用于各种模拟电路中，如积分器和电压跟随器，其特点是输出到输入的外部反馈环路。

这种反馈回路是运算放大器在多种应用中更具多功能性的原因之一，其设计决定了放大器的整体特性。然而，测量放大器没有这种输出到输入的外部反馈环路。虽然测量放大器内部有两到三个运算放大器，但其电路设计仅专注于差分放大和共模消除。

因此，与传统的运算放大器不同，测量放大器可以处理来自应变计等传感器的微弱信号。

一些制造商将测量放大器视为分立放大器，但大多数情况下，它们与惠斯通桥电路（如压力换能器、传感器ASIC）成对使用，并作为控制ASIC电路（如压力传感器）的一部分使用。

最初，通过集成电路的单片积分来确保放大器晶体管特性和电阻对比，比在板上组装带有分立元件的测量放大器更容易，从而增强放大器的特性。

此外，随着ASIC的采用，它可用于各种参数校正，如传感器温度校正，非常适合集成连接微控制器的数字接口，非常适合微型化和高附加值开发。