本文介紹了儀表設計的挑戰(zhàn)以及這些挑戰(zhàn)的解決方案。本文還將介紹針對所有不同類型市場的所有儀表設計的一些共同特征。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械過程或系統(tǒng)中發(fā)生的情況。這些設備可以獲取，分析和顯示數(shù)據(jù)，從而使工程師可以監(jiān)視和控制機械并進行所有必要的更正。在測試或原型制作期間，儀器可以改善電路，從而可以創(chuàng)建新的更好的設計。

由于需要具有廣泛功能和可用性的功能強大的儀器來應對各種應用提出的設計挑戰(zhàn)，因此本文將著眼于這些儀器滿足客戶期望所需的特性，然后將研究一個關鍵設計組件的重要特性–儀表放大器。

不同的市場期望從一種工具獲得不同的特征：軍事市場是由可靠性驅動的；消費市場是成本驅動的；醫(yī)療市場安全驅動；汽車市場是以上所有因素的結合。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或多項特征：

• 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)可靠性并減少維護停機時間
• 最小的轉換錯誤
• 更高的精度和足夠的帶寬
• 高效的散熱設計

在儀器可以有效，準確地測量信號之前，許多應用都需要大量的信號調理，以減少噪聲，增加動態(tài)范圍并補償傳感器的非線性。例如，醫(yī)療儀器模擬前端中的信號調理提出了在存在大的差分直??流電勢時檢測小信號的設計挑戰(zhàn)。考慮心電圖（ECG）；心臟電活動的采集和記錄（圖1）。形成心臟細胞外殼的每個細胞膜都有一個相關的電荷，該電荷在每次心跳時都會去極化。這些脈沖在皮膚上顯示為微小的電信號，可被ECG檢測，轉換為波形并放大。

配套文章《優(yōu)化儀器信號鏈以降低成本，提高性能》探討了設計師如何通過平衡每個階段中各個組件的規(guī)格以滿足整個信號鏈的目標性能水平來構建有效的信號鏈。在本文中，我們著眼于該過程的一個關鍵要素，即儀表放大器（或儀表放大器），這是一種特殊的放大器類型，通常是測量前端的第一個組件，因此它的性能對于運算放大器的性能至關重要。整個樂器。

現(xiàn)在，讓我們考慮在Mouser網(wǎng)站的“最新產(chǎn)品”部分中找到的幾個真實示例。ADI公司的AD8428儀表放大器設計用于精確測量微小的高速信號。它提供了業(yè)界領先的增益精度（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)護應用。

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工作。從負電源一直到正電源的1 V，整個輸入共模范圍內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±18 V的雙電源的低電壓操作。TI INA826儀表放大器設計用于多種應用應用，包括工業(yè)過程控制，斷路器，電池測試和ECG放大器。

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