運放作為一種比較理想的放大器，在小信號測量方面有著非常廣泛的應用，本小節介紹兩種比較常用的測量電路。

1. 微電壓測量

對于測量微電壓(幾個毫伏的量級)，在現在數字技術已經很發達的今天，基本不是問題。 用運放搭一個同相放大器，將微電壓放大到合適的比例，然后再用A/D轉換就可以得到這個被放大的微電壓值。

這里介紹一下以前在指針式測量的年代，如何測量微電壓。 雖然現在不再用這種方式測量微電壓了，但這個電路本身還是比較有用的，它可以將微電壓轉換成電流信號，在要求不是很高的場合下可以直接驅動負載。 微電壓測量的電路如下圖所示：

圖8-05.01

圖中，mA為指針式毫安計。 其工作情況分析如下：運放的反相輸入端電位為0，S點的電位為：

電流Io的表達式為：

由于Rf遠大于Rs，故可忽略括號中的+1，上式可近似為：

其中Rs可用來調節Vi的可測滿量程。 例如，當Rf=R1且Rs為10Ω時，10mV的的輸入電壓會使運放輸出1mA的電流。

另外，由于這個電路需要運放的輸出端可輸出正負電壓，因此其運放元器件在選型時要使用那種正負雙電源供電的運放器件。

2. 儀表放大器

儀表放大器(instrumentation amplifier)電路被廣泛應用于微小信號的放大和測量，它由3個運放和7個電阻構成。 如下圖所示：

圖8-05.02

由于這種電路的形式比較固定，因此儀表放大器常被制作于一塊集成芯片中，芯片內部含有三個運放和6個經過激光校準的精密電阻R，可調電阻RG留給用戶在片外配置，以使用戶可以自行調節放大倍數。

下面我們對這個電路進行分析：

運放A3為前面我們分過的差分放大電路，由于其四個配置電阻R阻值相等，其輸出電壓Vo的表達式為：

運放A1和A2的反相輸入端分別和它們的同相輸入端虛短，并且由于運放的輸入電流為0，故流過RG的電流和流過其上下兩個電阻R的電流相同，因此可對這三個電阻分別使用歐姆定律列出以下方程組：

根據上兩式，可推導出輸出Vo1-Vo2和輸入Vi1-Vi2的關系：

儀表放大器最終輸出的表達式為：

常用的儀表放大器集成芯片有LH0036、AD8221等。