差分放大器是工业传感器信号链中的关键组件，能有效提取微弱差分信号并抑制共模干扰。本文通过典型设计实例，剖析从传感器输出到信号调理的完整链路，重点讨论噪声抑制与电路稳定性设计。
传感器接口与差分信号处理
传感器（如应变片、压力传感器）常输出毫伏级微弱差分信号。直接传输易受环境噪声干扰，需就近进行信号放大。
* 共模干扰抑制原理
* 差分放大器放大两输入端的电压差
* 对地线噪声等共模信号呈现高抑制比
* 典型工业环境要求CMRR > 80dB (来源：IEEE仪器测量标准)
* 输入级保护设计
* 在放大器输入端并联TVS二极管抑制浪涌
* 串联限流电阻防止过流损坏
* 使用高阻抗输入运放减少信号衰减
电源设计与噪声优化
稳定的电源是信号链精度的基础，电源噪声会直接影响放大器的输出质量。
关键电源处理措施
- 整流桥后接π型滤波器（电解电容 + 陶瓷介质电容）
- 电源引脚就近部署去耦电容（典型值100nF）
- 采用线性稳压器替代开关电源降低高频噪声
设计要点：在高精度测量场景中，推荐为模拟电路部署独立供电绕组或隔离DC/DC模块，避免数字电路噪声耦合。
工业环境下的抗干扰实战
复杂电磁环境中，仅靠差分放大可能不足，需多级防护策略。
增强信号完整性的措施
- 屏蔽双绞线传输传感器信号
- RC低通滤波器置于放大器输出端
- 电路板布局时严格分离模拟地与数字地
- 对温度敏感应用添加温度补偿电路
核心器件选型建议
- 放大器：选择低失调电压(<1mV)、低温漂的精密运放
- 电容：电源滤波用铝电解电容，高频去耦用陶瓷介质电容
- 传感器：优先选用全桥输出的力/压型传感器提升信噪比
差分放大器设计需平衡增益精度、噪声抑制与成本。通过合理的电源处理、布局优化及器件选型，可构建抗干扰性强、稳定性高的工业级传感器信号链，为后续数据采集提供可靠保障。
