本文介紹了儀表設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)以及這些挑戰(zhàn)的解決方案。本文還將介紹針對(duì)所有不同類型市場(chǎng)的所有儀表設(shè)計(jì)的一些共同特征。我們還將提供資金支持，以便尋求更好的解決方案。

儀器使工程師能夠查看和了解不同的電子或機(jī)械過程或系統(tǒng)中發(fā)生的情況。這些設(shè)備可以獲取，分析和顯示數(shù)據(jù)，從而使工程師可以監(jiān)視和控制機(jī)械并進(jìn)行所有必要的更正。在測(cè)試或原型制作期間，儀器可以改善電路，從而可以創(chuàng)建新的更好的設(shè)計(jì)。

由于需要具有廣泛功能和可用性的功能強(qiáng)大的儀器來應(yīng)對(duì)各種應(yīng)用提出的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，因此本文將著眼于這些儀器滿足客戶期望所需的特性，然后將研究一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)組件的重要特性–儀表放大器。

不同的市場(chǎng)期望從一種工具獲得不同的特征：軍事市場(chǎng)是由可靠性驅(qū)動(dòng)的；消費(fèi)市場(chǎng)是成本驅(qū)動(dòng)的；醫(yī)療市場(chǎng)安全驅(qū)動(dòng)；汽車市場(chǎng)是以上所有因素的結(jié)合。盡管如此，仍然有必要指出，旨在滿足未來需求的新工具通常必須具有以下一項(xiàng)或多項(xiàng)特征：

• 速度更快
• 較小的尺寸
• 更低的功耗
• 更好的抗噪聲和物理或電氣干擾的能力
• 提高系統(tǒng)可靠性并減少維護(hù)停機(jī)時(shí)間
• 最小的轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤
• 更高的精度和足夠的帶寬
• 高效的散熱設(shè)計(jì)

在儀器可以有效，準(zhǔn)確地測(cè)量信號(hào)之前，許多應(yīng)用都需要大量的信號(hào)調(diào)理，以減少噪聲，增加動(dòng)態(tài)范圍并補(bǔ)償傳感器的非線性。例如，醫(yī)療儀器模擬前端中的信號(hào)調(diào)理提出了在存在大的差分直??流電勢(shì)時(shí)檢測(cè)小信號(hào)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)?？紤]心電圖（ECG）；心臟電活動(dòng)的采集和記錄（圖1）。形成心臟細(xì)胞外殼的每個(gè)細(xì)胞膜都有一個(gè)相關(guān)的電荷，該電荷在每次心跳時(shí)都會(huì)去極化。這些脈沖在皮膚上顯示為微小的電信號(hào)，可被ECG檢測(cè)，轉(zhuǎn)換為波形并放大。

配套文章《優(yōu)化儀器信號(hào)鏈以降低成本，提高性能》探討了設(shè)計(jì)師如何通過平衡每個(gè)階段中各個(gè)組件的規(guī)格以滿足整個(gè)信號(hào)鏈的目標(biāo)性能水平來構(gòu)建有效的信號(hào)鏈。在本文中，我們著眼于該過程的一個(gè)關(guān)鍵要素，即儀表放大器（或儀表放大器），這是一種特殊的放大器類型，通常是測(cè)量前端的第一個(gè)組件，因此它的性能對(duì)于運(yùn)算放大器的性能至關(guān)重要。整個(gè)樂器。

現(xiàn)在，讓我們考慮在Mouser網(wǎng)站的“最新產(chǎn)品”部分中找到的幾個(gè)真實(shí)示例。ADI公司的AD8428儀表放大器設(shè)計(jì)用于精確測(cè)量微小的高速信號(hào)。它提供了業(yè)界領(lǐng)先的增益精度（0.2％），噪聲和帶寬。ADI AD8428（圖2）具有固定的2000增益，是業(yè)界最快的儀表放大器之一。AD8428的高CMRR（最小值為130 dB），可防止有害信號(hào)破壞采集數(shù)據(jù)。器件的引腳排列旨在避免寄生電容失配，該失配會(huì)在高頻下降低CMRR。據(jù)說該ADI器件非常適合用于傳感器接口，醫(yī)療儀器和患者監(jiān)護(hù)應(yīng)用。

德州儀器（TI）INA826精密儀表放大器具有極低的功耗，并能在很寬的單電源或雙電源范圍內(nèi)工作。從負(fù)電源一直到正電源的1 V，整個(gè)輸入共模范圍內(nèi)的共模抑制比均超過84 dB。TI INA826使用軌到軌輸出，非常適合從2.7V單電源以及高達(dá)±18 V的雙電源的低電壓操作。TI INA826儀表放大器設(shè)計(jì)用于多種應(yīng)用應(yīng)用，包括工業(yè)過程控制，斷路器，電池測(cè)試和ECG放大器。

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