模拟小信号前端处理科普贴：差分运放与仪表放大器详解
近期，在电子领域中，小信号前端处理成为了热门话题。对于如何处理微小的电信号，比如PT100的采样、化学催化剂信号的放大等，一直是电子工程师们探讨的焦点。本文将深入探讨小信号前端的测量范围确定、噪声抑制以及信噪比提高等关键问题。
在大学模拟电子课程中，老师常常强调理想运放的增益特性，教导学生们注意虚断和虚短的概念。除了这些基本概念外，还有一些重要的概念如共模抑制比、失调电压和偏置电流等同样关键。
按照运放模型来看，差模信号和共模信号的叠加构成了运放的基本模型。理想运放的同相端输入和反相端输入相等，这是运放工作原理的重要一环。
理想运放的开环增益虽理论上无穷大，但实际中会稍小，大部分情况下约在100dB左右。通过这个增益，可以让输出产生较大的变化，而同相反相端只需极小的压差。加上纹波、噪声等干扰信号后，同相反相端的电压差可能会被忽略不计。
在应用中，运放可以接收差模信号和共模信号。共模信号大多来源于噪声，而我们的核心目标就是消除共模信号，放大差模信号。通过比喻，我们可以理解，差模信号就像是人在车厢内的移动，即使有一定的变化，也不会受到外界的太大干扰。
对于运算放大器的输入范围和采集方式，是当前讨论的热点之一。在选择电流小信号采集时，究竟是采用高边电流检测还是低边电流检测，一直是存在争议的话题。
在模拟前端处理中，为了减少共模干扰和提高信号稳定性，差分运放和仪表放大器被广泛应用。差分放大器的工作原理就像照镜子一样，讲究对称和平衡。而仪表放大器则通过特殊的电路设计，提高了输入阻抗并减少了噪声的影响。
针对不同应用场景和需求，各大厂商推出了各种优化过的运放产品。例如，Microchip公司推出的间接电流反馈型仪表放大器，具有宽Vcm范围的高CMRR、广工作区域、适合低电压应用等优势。其零漂移放大器产品则主要针对低成本应用，具有高直流精度、低功耗等特点。
除了Microchip外，市场上还有许多其他厂商的运放产品，如低噪声、高精度、全差分系列的MCP6D11、高边电流检测系列MCP6C04等。这些产品各有特色，可以根据具体应用场景进行选择。
本文旨在为电子领域的从业者提供关于差分运放和仪表放大器的科普知识，帮助大家更好地理解和应用这些技术。也期待更多有志之士参与电子领域的探讨和研究，共同推动电子技术的发展。