儀表放大器（in-amp 或 INA）是將低電平傳感器輸出轉換為可驅動模數轉換器 (ADC) 的高電平信號的常用方法。INA 適合傳感應用，因為它們提供高共模抑制，并且能夠將許多傳感器的高輸出阻抗與其高輸入阻抗相匹配。它們通常針對低噪聲、低失調電壓和低漂移進行了優化。缺點是它們通常沒有足夠的帶寬來實現 ADC 采樣率所需的穩定時間。在傳感應用中利用 INA 的優勢同時仍實現高采樣率的解決方案是在 INA 和 ADC 之間使用高帶寬 ADC 驅動器。本概述展示了如何為橋式傳感器實現此解決方案，但此方法可用于各種不同的傳感器。

設計注意事項

1. 儀表放大器電路可以分立或集成方式實現。TI 高精度實驗室 - 儀表放大器視頻系列討論了不同的用例和拓撲。
2. 儀表放大器的帶寬通常不足以以較高的數據速率驅動 SAR 數據轉換器。需要寬帶寬的原因是 SAR 具有開關電容器輸入，而此輸入需要在每個轉換周期內充電。此設計中增加了 OPA320 和 OPA322 緩沖器來讓 ADC 以高數據速率 (1MSPS) 運行。
3. 使用儀表放大器的共模輸入范圍計算器軟件工具選擇介于 INA 共模范圍內的 RBias。在上述情況下，RBias 被設定為輸出
   ? × AVDD 至 INA IN 以匹配基準緩沖器輸出。
4. 選擇適合 Cfilt1 和 Cfilt2 的 C0G 電容器以更大限度減少失真。
5. TI 高精度實驗室 - ADC 培訓視頻系列介紹了選擇電荷桶電路 Rfilt 和 Cfilt 的方法。請參閱 SAR ADC 前端組件選擇簡介，了解有關此主題的詳細信息。
6. 有關校準，請參閱了解和校準 ADC 系統的失調電壓和增益，了解有關此主題的詳細理論。

推薦器件

下表為電路中的組件提供了四種不同的推薦器件選項。具有良好（低電壓）解決方案精度的是分立式實施 INA。還顯示了具有更高（高電壓）解決方案精度的器件，因為其包含現有的模擬工程師電路：采用緩沖式儀表放大器驅動開關電容器 SAR ADC 的電路。更高 的（低電壓）解決方案精度可提供中級精度，但尺寸和成本都是這四種解決方案中最優的。

設計參考資料

• 此設計的仿真文件：SBOMC56
• 模擬工程師電路：
  • 單電源應變儀橋式放大器電路
  • 三級運算放大器儀表放大器
  • 采用儀表放大器驅動開關電容器 SAR ADC 的電路
  • 采用緩沖式儀表放大器驅動開關電容器 SAR ADC 的電路
• 其他資源：
  • 使用儀表放大器時確定 SAR ADC 的線性范圍
  • 計算放大器 + ADC 總噪聲：設計示例
  • ADC 系統中的基準噪聲簡介
  • 基準噪聲對信號鏈性能的影響
  • 計算 ADC 系統的總噪聲
  • 模擬工程師計算器