仪表放大器的相关公式计算

【导读】由于仪表放大器主要用于放大微小精密信号，因此，有必要了解所有相关噪声源的效应。仪表放大器模型如下面图1所示。

输入电压噪声有两个来源。第一个来源表示为与输入端串联的噪声源VNI，就如常规运算放大器电路中一样。该噪声由仪表放大器增益G反映到输出端。第二个噪声源是输出噪声VNO，表示为与仪表放大器输出端串联的噪声电压。输出噪声（此处表示为VOUT）可以通过除以增益G，从而折合到输入端。

与输入噪声电流IN+和IN–关联的噪声源也有两个。尽管IN+和IN–通常相等（IN+ ≈ IN– = IN），但它们却不相关，因此，二者所产生的噪声必须以和方根（RSS）的方式求和。IN+流过RS的一半，IN–流过另一半。结果会产生两个噪声电压，其幅度各为INRS/2。这两个噪声源分别由仪表放大器增益G反映到输出端。

总输出噪声是通过和方根形式对全部四个噪声源求和的方式算出的。

要求总噪声（折合到输入端（RTI）），只需将上述表达式除以仪表放大器增益G即可。

仪表放大器数据手册通常会把总电压噪声RTI表示为增益的函数。噪声频谱密度同时包括输入（VNI）和输出（VNO）噪声贡献。输入电流噪声频谱密度分开规定。

就如在运算放大器中一样，必须将总仪表放大器噪声RTI在适用仪表放大器闭环带宽内进行积分，从而算出一个和方根值。带宽可以根据数据手册典型确定，其中将频率响应表示为增益的函数。

对于该带宽，计算时务必小心，因为其通常不是恒定带宽积关系（如VFB运算放大器即是如此）。对于AD620仪表放大器系列，增益带宽模式更像一个CFB运算放大器。在这种情况下，预测给定增益下带宽最安全的做法是使用数据手册中提供的曲线。

参考文献

1. Hank Zumbahlen， Basic Linear Design， Analog Devices， 2006， ISBN:0-915550-28-1.另见Linear Circuit Design Handbook， Elsevier-Newnes， 2008， ISBN-10:0750687037， ISBN-13:978-0750687034。Chapter 2.

2. Walter G. Jung， Op Amp Applications， Analog Devices， 2002， ISBN 0-916550-26-5， 另见Op Amp Applications Handbook， Elsevier/Newnes， 2005， ISBN 0-7506-7844-5.Chapter 2.

3. Charles Kitchin and Lew Counts， A Designer‘’‘’‘’‘’s Guide to Instrumentation Amplifiers， 3rd Edition， Analog Devices， 2006.
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