在许多单电源应用中，对可以从5V(或更低)工作的精密放大器的需求仍然很强。虽然目前市场上有许多精密的单电源运算放大器，可配置为2和3放大器仪器电路，但这些设计需要非常注意细节，以实现准确性和精度。此外，虽然市场上有单电源仪表放大器器件，但这些产品以直流和交流性能换取低电源电压/电流操作。双电源仪表放大器仍然提供最好的性能。

在单电源应用中实现高精度性能是可行的，因为大多数传感器应用提供的输出信号以电路电源电压或参考电压的中点为中心。这类传感器的例子包括应变计、称重传感器和压力传感器。在这些应用中，信号调理电路不需要在传感器或电路的正电源电压或地(公共)附近工作。即使信号调理电路不需要操作电源电压范围的极值，电路的输出电压摆幅也应尽可能大，以实现最大动态范围。

图1所示的电路在使用单个5v电源时实现了高精度性能。这里的技巧是将双电源仪表放大器的输入参考到一个稳定的中点电源，然后使用带轨对轨输出级的单电源精密运算放大器跟踪仪表放大器。这种“复合”仪表放大器使用LT1167 (SO-8封装中的高性能仪表放大器)作为输入级，使用LT1498(高速，精密，轨对轨输入/输出，双运算放大器)作为输出级。稳定的5V电源中点由LT1634提供，微功率2.5V精密并联振荡器。

电路操作

以下是电路的工作原理:LT1634并联参考(U3)的输出应用于配置为电压跟随器的lt1498 (U2A)的输入。U2A的输出提供LT1167的输出参考引脚(U1-5)所需的低阻抗源，其输出电阻为20k，输入电流为50µa。需要一个低阻抗源来保持LT1167的高共模抑制性能。此外，U2A的输出级可以为其他外部电路提供20ma的负载电流，而不会影响LT1634的精度。LT1498(U2B)的另一半配置为增益-3逆变器，因此其输出可以在LT1167的±0.82 v驱动下“轨对轨”摆动±2.5V。为输出级选择反相放大器配置的主要原因是使可用的系统DCoffset调整。修剪网络可以连接到U2B的逆变端，而不会影响电路的静态或动态行为。但是，应设计微调范围，以免对电路的输出动态范围产生不利影响。

LT1167的高线性性能在单5v电源上保持，因为它的前端已配置为在双电源上运行，并且其输出驱动电平已经放松。因为整个电路已经被LT1634水平移到地面以上，电路的最终输出电压必须相对于2.5V进行测量，而不是0V。

该复合仪器放大器的增益表达式结合了theLT1167和增益-3逆变器的增益方程。

这是由:

当R(G) = 1.5k时，实现了增益为100的复合配置。其他增益设置可以用不同的R(G)值来实现，如表1所示。

即使电路的输入不需要在正轨或地运行，宽输入共模操作总是有益的。在这种配置中，theLT1167输入级可以接受3.7V(共模加差分模式)的信号，而不会损失精度。事实上，在低电路增益时，电路的共模输入电压范围为2.25V至3.45V。这种宽输入共模范围允许满量程差分输入电压驱动输出±2.5V左右的参考点(V(REF))。这里是关于该电路的另一个应用提示:虽然LT1167的输入偏置电流小于1nA，但差分输入端子仍然需要直流返回路径到地。有关此主题的更多信息，请参阅LT1167数据表。

表1总结了复合仪表放大器的静态和动态性能。电路的瞬态响应是增益和负载的函数，表现良好，这是由于theLT1498的宽带轨对轨输出级。其10MHz增益带宽积和6V/µs转换率确保了电路的小信号性能由theLT1167主导。电容器C1推荐用于低频应用(信号带宽≤20Hz)，以消除或显着降低噪声拾取。噪声也可以通过LT1167的输入端子注入电路，特别是如果传感器位于远离信号调理电路。这种类型的噪声会引起LT1167输入偏置电压的移位，从而产生误差。这通常被称为RFI整流。差分滤波器可以很容易地添加到LT1167的输入端，以减少射频整流的影响。有关此主题的更多信息，请参阅t1167数据表。

结论

正如本设计思想所示，双电源仪表放大器的精确直流性能可以成功地应用于单电源、桥式传感器应用，使用精确轨对轨双运算放大器。LT1167、LT1498和LT1634的组合为14位信号调理应用提供了经济高效的解决方案。