在平时的电路设计中，微弱小信号经常遇到，在信号处理中总是要将微弱小信号放大后在进行后续的分析处理，例如心电信号、薄膜震动电信号等等，微弱小信号的放大处理对运算放大器的要求高，典型的一是放大倍数问题，二是噪声问题。仪表放大器在小信号处理方面有独特的优势。和普通的运放相比，它是经过特殊优化处理专门设计的精密差分放大器。

其优势方面体现在：

1.高共模抑制比

    仪用放大器具有能够消除任何共模信号（两输入端电位相同）而放大差模信号（两输入端电位不同）的特性。为了使仪用放大器能正常工作, 要求它既能放大微伏级差模信号, 同时又能抑制几伏的共模信号, 实现这种功能的仪用放大器必须具有很高的共模抑制能力.共模抑制比的典型值为70- 100dB.通常, 在高增益时, CMRR 的性能会得到改善, 即高增益时CMRR 较高, 低增益时较低。

2.较小的线性误差

    输入失调和比例系数都能通过外部调整加以修正, 而线性误差则是器件的固有缺陷, 不能用外部调整来消除.因此, 仪用放大器线性误差小的特点, 是由厂家通过采用先进生产工艺和芯片结构设计来实现的.对于一个高性能的仪用放大器来说,线性误差为0.01%, 有的甚至能达到0.0001%.

1.3 高输入阻抗

    在实际应用电路中信号源阻抗可能很高或不平衡, 为了能很好的匹配, 仪用放大器的输入阻抗不但很高, 而且还具有良好的匹配性能.输入阻抗的典型值为109- 1012欧姆.

1.4 低噪声

    仪用放大器经常被用在恶劣的环境中, 完成较弱信号的拾取和预处理, 所以要求它必须是低噪声器件, 信噪比太低就不能工作.在正常情况下, 当输入信号的频率为1kHZ时, 折合到仪用放大器输入端的噪声应小于10nV/ Hz . 为了提高信噪比, 一般不希望仪用放大器把自身的噪声加到信号上.

1.5低失调电压和低失调电压漂移

    仪用放大器的失调电压漂移由两部分组成, 及输入和输出两部分.每一部分均对总增益有影响, 但当增益提高时输入部分的失调漂移将成为主要的误差源, 而输出部分的影响可以忽略.输入和输出失调的典型值分别为100 V和2mV.此外, 仪用放大器具有优秀的稳定性当工作条件发生变化时, 其关键参数仍然保持稳定.而且使用方便, 只须检测两个输入端的电位差.另外, 由于它的集成度高, 主要元件都做在芯片内部, 外围元件少。

TI仪表放大器应用举例

INA128：

图1 管脚分布图

图2 内部原理图

    1和8管脚接入电阻，用来设定放大倍数，放大倍数计算公式为G=1+50KΩ/R_G。5管脚直接接地即可。其供电电压范围为±2.25~±18V，具有低偏移电压、低偏置电流、高共模抑制比。

图3 应用电路典型连接

图4 电桥法电路连接

    左面部分为测量电桥，感知信号变化转化为电压信号，再将此小信号放大即可进行后续处理，如果信号及其微弱，应用中电桥最好使用全桥连接法，此法灵敏度最高，能增强信号精确度。

另外还有INA118、INA217均为仪表运算放大器，管脚功能和结构同INA128。