仪表放大器（in-amp 或 INA）是将低电平传感器输出转换为可驱动模数转换器 (ADC) 的高电平信号的常用方法。INA 适合传感应用，因为它们提供高共模抑制，并且能够将许多传感器的高输出阻抗与其高输入阻抗相匹配。它们通常针对低噪声、低失调电压和低漂移进行了优化。缺点是它们通常没有足够的带宽来实现 ADC 采样率所需的稳定时间。在传感应用中利用 INA 的优势同时仍实现高采样率的解决方案是在 INA 和 ADC 之间使用高带宽 ADC 驱动器。本概述展示了如何为桥式传感器实现此解决方案，但此方法可用于各种不同的传感器。

设计注意事项

1. 仪表放大器电路可以分立或集成方式实现。TI 高精度实验室 - 仪表放大器视频系列讨论了不同的用例和拓扑。
2. 仪表放大器的带宽通常不足以以较高的数据速率驱动 SAR 数据转换器。需要宽带宽的原因是 SAR 具有开关电容器输入，而此输入需要在每个转换周期内充电。此设计中增加了 OPA320 和 OPA322 缓冲器来让 ADC 以高数据速率 (1MSPS) 运行。
3. 使用仪表放大器的共模输入范围计算器软件工具选择介于 INA 共模范围内的 RBias。在上述情况下，RBias 被设定为输出
   ½ × AVDD 至 INA IN 以匹配基准缓冲器输出。
4. 选择适合 Cfilt1 和 Cfilt2 的 C0G 电容器以更大限度减少失真。
5. TI 高精度实验室 - ADC 培训视频系列介绍了选择电荷桶电路 Rfilt 和 Cfilt 的方法。请参阅 SAR ADC 前端组件选择简介，了解有关此主题的详细信息。
6. 有关校准，请参阅了解和校准 ADC 系统的失调电压和增益，了解有关此主题的详细理论。

推荐器件

下表为电路中的组件提供了四种不同的推荐器件选项。具有良好（低电压）解决方案精度的是分立式实施 INA。还显示了具有更高（高电压）解决方案精度的器件，因为其包含现有的模拟工程师电路：采用缓冲式仪表放大器驱动开关电容器 SAR ADC 的电路。更高 的（低电压）解决方案精度可提供中级精度，但尺寸和成本都是这四种解决方案中最优的。

设计参考资料

• 此设计的仿真文件：SBOMC56
• 模拟工程师电路：
  • 单电源应变仪桥式放大器电路
  • 三级运算放大器仪表放大器
  • 采用仪表放大器驱动开关电容器 SAR ADC 的电路
  • 采用缓冲式仪表放大器驱动开关电容器 SAR ADC 的电路
• 其他资源：
  • 使用仪表放大器时确定 SAR ADC 的线性范围
  • 计算放大器 + ADC 总噪声：设计示例
  • ADC 系统中的基准噪声简介
  • 基准噪声对信号链性能的影响
  • 计算 ADC 系统的总噪声
  • 模拟工程师计算器