外表扩大器是一种具有差分输入和相对参阅端单端输出的闭环增益单元。大多数情况下，外表扩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。与运算扩大器相同，其输出阻抗很低，在低频段一般仅有几毫欧(mΩ)。运算扩大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间衔接的外部电阻决议。与扩大器不同的是，外表扩大器运用一个内部反应电阻网络，它与其信号输入端阻隔 。对外表扩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，也可由用户经过引脚衔接一个内部或许外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端阻隔。
专用的外表扩大器价格一般比较贵，所以咱们就想能否用一般的运放组成外表扩大器?答案是必定的。运用三个一般运放就能够组成一个仪用扩大器。电路如下图所示：
输出电压表达式如图中所示。
看到这儿咱们可能会问上述表达式是怎么导出的? 为何上述电路能够完成外表扩大器?下面咱们就将讨论这些问题。在此之前，咱们先来看如下咱们很熟悉的差分电路：
假如R1 = R3，R2 = R4，则VOUT = (VIN2—VIN1)(R2/R1)
这一电路供给了外表扩大器功用，即扩大差分信号的一起按捺共模信号，但它也有些缺点。首要，同相输入端和反相输入端阻抗适当低并且不持平。在这一比如中VIN1反相输入阻抗等于 100 kΩ，而VIN2同相输入阻抗等于反相输入阻抗的两倍，即200 kΩ。因而，当电压施加到一个输入端而另一端接地时，差分电流将会依据输入端接纳的施加电压而流入。(这种源阻抗的不平衡会下降电路的CMRR。)
别的，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得十分精细，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模按捺。例如，当增益等于 1 时，一切电阻值有必要持平，在这些电阻器中只需有一只电 阻 值 有 0.1% 失 配 ， 其CMR便 下 降 到 66 dB(2000:1)。相同，假如源阻抗有 100 Ω的不平衡将使CMR下降 6 dB。
为处理上述问题，咱们在运放的正负输入端都加上电压跟从器以进步输入阻抗。如下图所示：
以上前置的两个运放作为电压跟从器运用，咱们现在改为同相扩大器，电路如下所示：
输出电压表达式如上图所示。上图所示的电路添加增益(A1 和 A2)时，它对差分信号添加相同的增益，也对共模信号添加相同的增益。也就是说，上述电路相对于原电路共模按捺比并没有添加。
下面，要开端最奇妙的变化了!看电路先：
这种规范的三运放外表扩大器电路是对带缓冲减法器电路奇妙的改善。像前面的电路相同，上图中A1 和A2 运算扩大器缓冲输入电压。但是，在这种结构中，单个增益电阻器RG衔接在两个输入缓冲器的求和点之间，替代了带缓冲减法器电路的R6和R7。因为每个扩大器求和点的电压等于施加在各自正输入端的电压，因而，整个差分输入电压现在都呈现在RG两头。因为输入电压经过扩大后(在A1 和A2的输出端)的差分电压呈现在R5，RG和R6这三只电阻上，所以差分增益能够经过仅改动RG进行调整。
这种衔接有别的一个长处：一旦这个减法器电路的增益用比率匹配的电阻器设定后，在改动增益时不再对电阻匹配有任何要求。假如R5 = R6，R1= R3和R2 = R4，则VOUT = (VIN2-VIN1)(1+2R5/RG)(R2/R1)因为RG两头的电压等于VIN，所以流过RG的电流等于VIN/RG，因而输入信号将经过A1 和A2 取得增益并得到扩大。但是须留意的是对加到扩大器输入端的共模电压在RG两头具有相同的电位，然后不会在RG上发生电流。因为没有电流流过RG(也就无电流流过R5和R6)，扩大器A1 和A2 将作为单位增益跟从器而作业。因而，共模信号将以单位增益经过输入缓冲器，而差分电压将按〔1+(2 RF/RG)〕的增益系数被扩大。这也就意味着该电路的共模按捺比比较与本来的差分电路增大了〔1+(2 RF/RG)〕倍!
在理论上标明，用户能够得到所要求的前端增益(由RG来决议)，而不添加共模增益和差错，即差分信号将按增益成份额添加，而共模差错则否则，所以比率〔增益(差分输入电压)/(共模差错电压)〕将增大。因而CMR理论上直接与增益成份额添加，这是一个十分有用的特性。
最终，因为结构上的对称性，输入扩大器的共模差错，假如它们盯梢，将被输出级的减法器消除。这包含比如共模按捺随频率改换的差错。上述这些特性就是这种三运放结构得到广泛应用的解说。
到这儿，咱们导出了这个经典电路的;来龙去脉： 差分扩大器–>前置电压跟从器–>电压跟从器变为同相扩大器–>三运放组成的仪用扩大器。
