仪表放大器（In-Amp）是工业测量系统的核心元件，其性能直接影响压力传感器、热电偶等信号的采集精度。本文从电源设计、接口保护和PCB布局三方面，解析提升共模抑制比(CMRR) 和信噪比(SNR) 的关键技巧。
电源滤波与旁路设计
不稳定的电源是放大器噪声的主要来源。优化策略需聚焦电源去耦和高频干扰抑制。
– 钽电容+陶瓷电容组合：在电源输入端并联10μF钽电容与0.1μF陶瓷电容，分别抑制低频纹波和高频噪声。
– π型滤波网络：在电源路径串联铁氧体磁珠，配合前后端电容形成二级滤波，可衰减开关电源噪声达20dB（来源：IEEE电源完整性白皮书）。
– 独立模拟地平面：为放大器AGND引脚设置专用铜箔区域，避免数字电流回流干扰。
实践提示：多级放大电路需为每级单独配置去耦电容，防止级间噪声耦合。
传感器接口优化策略
传感器长线传输易引入共模干扰，接口保护需兼顾信号完整性和器件安全。
输入保护电路三要素
- TVS二极管：在信号线对地间部署瞬态电压抑制管，吸收静电放电(ESD)能量
- RFI滤波器：串联10Ω电阻与100pF电容构成低通滤波，抑制射频干扰
- 限流电阻：在放大器输入端串联1kΩ电阻，防止过流损坏
关键点：保护器件应贴近连接器安装，避免保护电路自身成为干扰接收天线。
PCB布局抗干扰实践
90%的测量误差源于不当布局（来源：ADI技术手册AN-1142）。优化重点包括：
– 星型接地拓扑：所有模拟地线单独汇聚至电源入口点
– 信号路径最短化：传感器→滤波器→放大器的走线长度控制在20mm内
– 禁止数字线穿越：在模拟区域周围设置3mm隔离带
– 铺铜间距规则：敏感信号线与其它布线保持≥2倍线宽间距
典型误区：过度追求布线美观而增加直角拐弯，实际应优先采用45°斜角走线。
