现实环境中的测量要求从噪声源中提取微弱信号。即使在差分测量中也经常会出现很高的共模电压。解决这个问题的常用方法是使用运算放大器或仪表放大器，然后进行某种类型的低通滤波来降低背景噪声电平。这种传统方法的问题是，分立的运算放大电路具有很差的共模抑制特性，而且其输入电压范围总是低于电源电压。当使用具有仪表放大器电路的差分信号源时，利用单片集成电路（IC）就可以大大改善共模抑制特性。但是，标准的仪表放大器无法处理比电源电压高的信号源或者依附在很高的共模电压之上的信号。采用一只外部增益电阻器的仪表放大器还会受到增益漂移的影响。此外，低通滤波要求使用一个独立的运算放大器以及几只外部元件。这种方法会把宝贵的电路板空间都用完。图1所示电路在一块μSOIC上克服了所有这些性能上的局限。


图1 一块仪表放大器为ADC输入提供精密驱动和低通滤波。
　　AD628型精密增益部件IC被配置成一个差分输入放大器和一个双极点低通滤波器。该电路可以提取依附在高达±120V的共模电压之上的微弱信号。精密增益部件直接驱动一个ADC。一个独立的V_REF引脚可用来偏移AD628的输出信号，使之居于ADC输入范围的中间。虽然图1标出±15V，但该电路可由±2.25V~±18V双电源供电。V_REF引脚也允许单电源供电；出于这种目的，只要简单地将V_REF偏置为V_S/2。增益部件具有A₁和A₂两个内部放大器。引脚3接地，从而使运算放大器A₁的增益为0.1。A₁的输出直接驱动放大器A₂的正输入端。
　　低通滤波器的第一个极点随位于A₁输出端的内部10kΩ电阻器以及外部电容器C₁的变化而变化。A₂的增益则随外部电阻器R_F和R_G的变化而变化。A₂反馈回路的外部RC时间常数生成第二个极点。这一时间常数包含跨接在电阻器R_F两端的电容器C2。请注意，第二个极点在其RC“拐角”频率(1/(2πRC))之上提供了比单极点低通滤波器更快的频率转降。但是，随着输入频率的提高，放大器A₂的增益最终下降为1，而且不再下降。因此，R_F/R_G之比可在频率低于-3dB拐角频率时设定放大器A₂的电压增益，而在更高频率高于-3dB拐角频率时，增益为1。

　　图2是滤波器的输出对频率的响应曲线，200Hz-3dB拐角频率是用几个元件产生的。请注意拐角频率与大约十倍拐角频率之间的急剧转降。在10倍拐角频率以上，第二个极点的作用开始变小，而且衰减的速率接近于单极点响应的衰减速率。表1和表2给出了获得各种-3dB拐角频率和两个满刻度输入范围所需的元件值。这些值都经过四舍五入来符合标准的电阻值和电容值。电容器C₁和C2必须是高Q值低漂移的电容器；避免使用低级圆片陶瓷电容器。优质NP₀陶瓷电容器、迈拉电容器或者聚酯薄膜电容器具有最佳的漂移特性和稳定时间。


图2 这些波形代表比较器IC₂的输入和输出。