如果问及仪表放大器名称的由来，似乎唯一解释就是：其对共模信号抑制及高精度的性能恰恰适于工业仪表应用。但不仅如此，德州仪器此次推出仪表放大器INA333的历史，更可追溯到50多年前。

　　早在1954年，美国专利“稳定直流放大器”就已经拥有了斩波" title="斩波">斩波放大器的雏形，但当时很多产品还只是分立器件。
  
　　所谓“斩波”来源于英文chopper，是“断路”的意思，其本质就是开关。而继而发展的斩波运算放大器脱离了传统放大器结构，将放大器数目增加到了4个，同时在其内部有一个模拟开关，是两相时钟，在放大器输入端针对不同时钟进行切换，这样就消除了正端和负端的不匹配性，可以降低温漂" title="温漂">温漂。从整个输入端和输出端来看，整体性能得到很大提高。

　　“斩波”之后

　　但“斩波放大器早已过时，”德州仪器高性能模拟产品业务拓展经理宋浩然对电子工程世界如是说。那么，在斩波放大器之后，我们究竟期待着什么样的技术？
 
　　诚然，传统斩波运算放大器提高了性能和温漂稳定性，但在频率上会产生奇次谐波的干扰。而德州仪器此次推出的最新仪表放大器INA333正是改善了上述原因带来的不良影响，通过使用开关电容代替了传统放大器中简单开关模型，从而形成陷波滤波器。图中蓝色是滤波器曲线，因为与其内部时钟同步，其毛刺比如1倍、3倍、5倍、7倍频率正好和陷波滤波器点同频。一般在fc上噪音比较大，滤波器正好可以把这一点的幅度降低。蓝色部分和红色部分是相乘的关系，相乘的结果会造成谐波抑制，从输入端口和输出端口看，就表现出这些噪音没有了。也就是说，这种同步陷波滤波器技术在在保证温漂变小的同时，把传统放大器不利影响滤除掉了。

　　同时，在应用过程中，同步陷波滤波器在相应阶段的射频或者外部干扰，也会被滤波器抑制。

　　此前，德州仪器在同步陷波滤波器技术基础上也开发了几款产品，如OPA333、INA210等。OPA333失调电压" title="失调电压">失调电压为0.01微伏、温漂为0.01微伏每度、带宽为350kHz，典型静态电流为0.025毫安，供电最低可为1.8V，非常适合为手持和电池供电。而INA210的失调电压为35微伏、温漂为0.5微伏每度、带宽为14kHz、供电最低为2.7V。与前两款产品不同，INA333失调电压为25微伏、带宽150kHz。通常2.7V供电电压在业界已经算比较低，但INA333的供电电压可达1.8V，且为轨对轨地输入、输出，据宋浩然介绍，该器件将在2008年7月发布样片。

　　通常，德州仪器产品中，名称以OPA开头的器件是运算放大器，比如OPA333。而仪表放大器如INA333，其内部实际有三个放大器，且应用场合和通用放大器有一些区别：通用放大器比较灵活，输入、输出可以灵活使用，而仪表放大器几乎把输入和输出基本确定。

　　仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。大多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值≥109 Ω。其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至 50 nA。与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（mΩ）。

　　运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻决定。与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离 。对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。

　　也可以这样理解：仪表放大器是三颗放大器加一些电阻集成的放大器。而采用三颗放大器组合而成的INA333，正是将噪声、Vos漂移、Ib、Vos、Iq等指标集于一身，是“整体优势最理想的器件”。三颗运算放大器结构的仪表放大器所带来的好处是显而易见的：

　　首先INA333主要用在共模信号较高、而有用信号较小的情况下，在此基础上，只要通过外部电阻就可以调节整个放大器的增益。同时因为仪表放大器的电阻都集成在内部，所以制造工艺比较接近，而且电阻均由同种材料制成，所以其温漂大小非常接近。同时，由于仪表放大器的输入阻抗非常高，会对射频干扰非常敏感，从而产生失调电压，所以INA333内部又加入了射频滤波器。其中，INA333的性能中最关键的就是低噪声和低功率，在产品功耗很大的情况下，噪声非常小。

　　据宋浩然介绍，该产品最大失调电压为25微伏、失调电压漂移是0.1微伏每度，如果产品工作在-40摄氏度到125摄氏度，其工作温度就会在160摄氏度，该数字远远大于常温范围，所以温漂的指标就非常关键。惯常的概念认为，如果功耗比较低，噪声就会提高。实际上，INA333有非常好的噪声和功率比，如果电流为75微安、噪音则为50纳伏，目前封装是MSOP-8。

　　此外，INA333采用了德州仪器的HPA07工艺，该工艺主要是高精度工艺，此外，德州仪器的主打产品还有高速度工艺BiCom3、高功率工艺LBC和高密度工艺AO35，不同的工艺有不同产品类型，而且性能不断增强，包括高压扩展和工艺集成。

　　当然，为使客户工作更轻松简单、准确性更高。TI的Analog eLAB会加速设计进程，帮助客户从前端学习、培训、应用手册的理解，到产品选型、终端解决方案以及信号链原型工具，最后到仿真工具实践、24小时内提供样片等解决客户的所有问题。

　　瞄准便携医疗

　　那么，这样一款产品，与已有的OPA333和INA210的应用领域是否有重合呢？这恐怕是盘桓在大多数人头脑中的疑问。

　　“INA333主要用在便携式医疗设备当、手持式仪表、数据采集以及称重" title="称重">称重天平等领域，”宋浩然说。

　　比如医疗电子中的便携式心电图（ECG）系统，心脏的信号会经过导线进入产品，通过信号处理，同时因为每个人共模电压不尽相同，且这个共模电压远远大于心脏产生的电压（几十毫伏），同时工作电压也高达几十伏，那么，如何将心脏产生的电压采集出来，也就将问题抛给了仪表放大器。仪表放大器会将共模信号去掉，提取有用信号。所以在ECG电路系统最前端要增加一颗仪表放大器。而且当心电图测试系统越来越小、电源也越来越低，INA333功耗小、噪声小的优势也就更加显现。　　

　　此外，称重天平或桥接传感器也是INA333的另外一个应用目标市场。称重天平一般会有两路，一路没有增益、一路将信号放大，然后进行采集。但由于传感器输出阻抗一般非常小，只有几百欧姆或几千欧姆，它对电路放大要求的输入指标非常高，所以也需要仪表放大器。在整个系统中，随着温度漂移产生很多的噪声，而称重天平对噪声的要求也是比较高的，如低噪声、低温漂等，所以INA333也非常适合在这个产品中应用。此外，称重天平的手持化发展，从而使得INA333的低功耗特性也拥有一定空间。

　　纵观半导体行业的信号链，现实世界中的温度、压力、湿度、速度、流量，声音等真实存在的物理量，即模拟信号，要经过数字化处理，其中包括各式各样的数据转换器、各式各样的数字信号处理器以及不可或缺电源管理芯片。其中，放大器基本处于信号链的最前端，实施对模拟信号的处理。
  
　　据Databeans统计，放大器市场在2008年已经超过25亿美元，而且全球市场预计将以每年8%的速度增长。那么这款总体性能更好的仪表放大器究竟能否在蓬勃发展的市场中达成既定的目标，且让我们继续关注其之后的表现。