普通仪表放大器差分放大器有时可以用在仪表放大器的场合。它的电路只需要一个运算放大器，如图1所示。在对高输入阻抗或增益没有严格要求的情况下使用非常方便。
该电路的传递函数为：
差分放大器的优点是结构简单，主要缺点是输入阻抗低。由于增益由R1/R2决定，因此需要在高增益和高输入阻抗之间进行折衷。另外，降低信号分压再放大(像同声道)也不是获得良好噪声性能的方法。对于反相电路，增加了一个额外的电阻，反相放大电路的噪声增益总是高于信号增益。增加输入阻抗需要增加电阻值，这会产生更多噪声。最后，共模抑制比也有限。为了改善这些缺点，第一步是缓冲输入，这解决了输入阻抗的问题，如图2所示。
缓冲输入时，如果引入一些增益，不仅可以获得高阻抗，还可以产生良好的噪声性能，如图3所示。
电路中差分放大器的噪声仍然存在，但噪声在转换到输入端时会除以第一级的增益。因为可以使用电阻非常小的电阻，所以第一级的噪声可以非常低，而不会影响输入阻抗。这种结构的另一个优点是在高增益时具有更宽的带宽。原因是电压反馈放大器有一定的增益带宽积。通过将增益扩展到两级放大器，每一级的增益可以相对较低，并且可以降低差分放大器级的增益，使得它不会受到增益-带宽乘积的限制。但是还有一个问题没有解决，就是共模抑制比。图3的电路既放大共模信号又放大差分信号，所有共模抑制都在差分放大器级实现，所以很容易超过第一级的输入电压范围。
三运放仪表放大器去掉了图3中第一级放大电路中的接地点，解决了共模抑制问题，这样就构成了三运放仪表放大器，如图4所示。
第一级电路允许共模信号有效通过，没有任何放大或衰减，第二级差分放大器消除共模信号。由于额外的差分增益，虽然电阻的匹配没有改善，但系统的有效共模抑制能力得到了增强。在实际应用中，我们需要注意：
1)必须在第一级提供增益；
2)系统的共模抑制不是由前两个放大器的具体性能决定的，而是由两个共模抑制的匹配程度决定的。但是双运算放大器从来不给这个指标，所以CMRR性能指标至少要6db；选择时优于要求的目标性能指标；
3)如果电阻器具有一些到地的泄漏路径，CMRR指数将会降低；
4)仪表放大器前的元件应设计得尽可能平衡。如果仪表放大器的同相低通滤波器和反相低通滤波器的截止频率不同，系统的CMRR特性会随着频率的增加而降低。
对于仪表放大器的第一级，每个运算放大器应保持其两个电压输入端的电压相同。在图4中，R4两端的差分电压应与两个输入端的电压相同，这将产生流经电阻R3的电流，并产生放大器的增益。
三运算放大器仪表放大器通常会遇到以下问题：
1)这种结构放大差分信号，然后消除共模信号。两级之间的中间节点承载大约一半的差分信号加上共模信号。确保该信号在运算放大器的工作范围内。在改变输入电压的共模成分时，如果看到类似饱和的现象，应该先检查这里。
2)流经R4的电流。当仪表放大器的增益设置得很高时，R4将会很小，这意味着当差分电压很大时，电流产生
3)反馈路径中的电容。反馈路径的走线应尽可能短，反馈路径的过大电容会降低高频下的共模抑制比性能。
如果具有两个运算放大器的仪表放大器不需要具有三个运算放大器的结构的高性能，则可以通过使用具有两个运算放大器的结构来简化。这种结构的主要优点是结构简单。它只需要两个运算放大器和四个电阻，如图5所示。因为具有三个运算放大器的器件很少，所以三运算放大器结构通常需要使用四运算放大器器件。而且额外的运放需要消耗更多的功率，所以两个运放的结构在能耗上也会更低。此外，与三运放结构一样，两运放结构电路也具有高输入阻抗。然而，两个运算放大器仪表放大器的性能更差。通过计算分析，该结构对电阻阻值变化的灵敏度略高于差分放大器结构。最差情况下，0.1%电阻匹配的CMRR不是54 dB，而是50.5 dB。与三运放仪表放大器不同，该CMRR值不会随着增益的增加而提高。因为两条路径不平衡，所以同相信号的频率响应不同于反相信号的频率响应。由于逆相路径经过两级电路而不是一级电路，逆相路径存在相位延迟，压摆率和带宽特性会有所不同，其噪声性能会更差。
两个运算放大器仪表放大器的共同问题是：
1)由于第一级的输出电压是放大的输入电压，包括共模电压，所以需要注意第一级的输出电压；
2)由于两个运算放大器仪表放大器的CMRR对电阻的匹配极其敏感，所以需要注意电阻的匹配；
3)高频性能。所以对于这三种结构：差分放大器，非常好，也很简单，只需要一个运算放大器和四个电阻。然而，其输入阻抗与所选电阻值有关，噪声和CMRR性能也很差。
2)三运算放大器仪表放大器的第一级电路提供高输入阻抗。当我们在第一级电路中引入增益时，噪声和CMRR性能也得到改善。
采用两个运算放大器的仪表放大器的电路结构比采用三个运算放大器的简单得多，而且还具有良好的输入阻抗特性。然而，它的噪声和CMRR性能不能随着增益的增加而提高。
常用的仪表放大器型号目前，仪表放大器的型号很多。光是广告公司，AD620，AD621，AD622，AD623，AD624，AD625，大概还有几十家。TI公司也很多，比如INA128，INA129，INA333等等，44种。这些是专用集成仪表放大器，也可以直接由普通精密运算放大器组成仪表放大器电路。
仪表放大器的放大公式仪表放大器的放大公式推导如下图所示。
