Bir alet amplifikatörü bir çeşit IC (entegre devre) , esas olarak bir sinyali yükseltmek için kullanılır. Bu amplifikatör, iki giriş arasındaki eşitsizliği artırdığı için diferansiyel amplifikatör ailesine girer. Bu amplifikatörün ana işlevi, devre tarafından seçilen fazla gürültüyü azaltmaktır. Gürültüyü reddetme kapasitesi olarak bilinen her IC pinine aşinadır. CMRR (ortak mod reddetme oranı) . enstrümantasyon amplifikatörü IC yüksek CMRR, açık döngü kazancı yüksek, düşük kayma ve düşük DC ofset gibi özelliklerinden dolayı devrenin tasarımında önemli bir bileşendir.

Enstrümantasyon Amplifikatörü nedir?

Bir enstrümantasyon amplifikatörü, çok düşük seviyeli sinyalleri yükseltmek, gürültüyü ve parazit sinyallerini reddetmek için kullanılır. Örnekler kalp atışları, kan basıncı, sıcaklık, depremler vb. Olabilir. Bu nedenle, iyi bir enstrümantasyon amplifikatörünün temel özellikleri aşağıdaki gibidir.

Girişler enstrümantasyon amplifikatörleri çok düşük sinyal enerjisine sahip olacaktır. Bu nedenle enstrümantasyon amplifikatörünün yüksek kazancı olmalı ve doğru olmalıdır.
Kazanç, tek bir kontrol kullanılarak kolayca ayarlanabilmelidir.
Yüklenmeyi önlemek için Yüksek Giriş Empedansına ve Düşük Çıkış Empedansına sahip olmalıdır.
Enstrümantasyon amplifikatörünün Yüksek CMRR'ye sahip olması gerekir, çünkü dönüştürücü çıkış genellikle uzun kablolar üzerinden iletildiğinde gürültü gibi ortak mod sinyallerini içerir.
Ayrıca, olayların keskin yükselme sürelerini işlemek ve maksimum bozulmamış çıkış voltajı dalgalanması sağlamak için Yüksek Dönüş Hızına sahip olmalıdır.

Op Amp kullanarak Enstrümantasyon Amplifikatörü

kullanarak enstrümantasyon amplifikatörü op-amp devresi aşağıda gösterilmiştir. op-amp'ler 1 ve 2, ters çevirmeyen amplifikatörlerdir ve op-amp 3, fark yükseltici . Bu üç op-amp birlikte bir enstrümantasyon amplifikatörü oluşturur. Enstrümantasyon amplifikatörünün son çıkışı Vout, op-amp 3'ün giriş terminallerine uygulanan giriş sinyallerinin yükseltilmiş farkıdır. Op-amp 1 ve op-amp 2'nin çıkışları sırasıyla Vo1 ve Vo2 olsun.

Op Amp kullanarak Enstrümantasyon Amplifikatörü

Sonra, Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)

Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi enstrümantasyon amplifikatörünün giriş aşamasına bakın. enstrümantasyon amplifikatör türetme aşağıda tartışılmaktadır.

A düğümündeki potansiyel, V1 giriş voltajıdır. Bu nedenle, sanal kısa konseptten B düğümündeki potansiyel de V1'dir. Böylece, G düğümündeki potansiyel de V1'dir.

D düğümündeki potansiyel, V2 giriş voltajıdır. Dolayısıyla, sanal kısadan C düğümündeki potansiyel de V2'dir. Böylece, H düğümündeki potansiyel de V2'dir.

Enstrümantasyon Amplifikatörünün Giriş Aşaması

enstrümantasyon amplifikatörünün çalışması İdeal olarak, giriş aşaması op-amp'lerine giden akım sıfırdır. Bu nedenle akım ben dirençler R1, Rgain ve R1 aynı kalır.

Uygulanıyor Ohm kanunu E ve F düğümleri arasında,

I = (Vo1-Vo2) / (R1 + Rgain + R1) ………………………. (1)

I = (Vo1-Vo2) / (2R1 + Kazanç)

Op-amp 1 ve 2'nin girişine akım akmadığından, G ve H düğümleri arasındaki akım I şu şekilde verilebilir:

I = (VG-VH) / Kazanç = (V1-V2) / Kazanç ……………………….(iki)

Denklem 1 ve 2,

(Vo1-Vo2) / (2R1 + Kazanç) = (V1-V2) / Kazanç

(Vo1-Vo2) = (2R1 + Kazanç) (V1-V2) / Kazanç ………………………. (3)

Fark yükselticinin çıkışı şu şekilde verilmiştir:

Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)

Bu nedenle, (Vo1 - Vo2) = (R2 / R3) Vout

İkame (Vo1 - Vo2) denklem 3'teki değer,

“yüksek geçiren filtre frekans yanıtı ”

(R2 / R3) Vout = (2R1 + Rgain) (V1-V2) / Rgain

yani Vout = (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} (V1-V2)

Yukarıdaki denklem, bir enstrümantasyon amplifikatörünün çıkış voltajını verir.

Amplifikatörün genel kazancı terim tarafından verilir (R3 / R2) {(2R1 + Kazanç) / Kazanç} .

Genel voltaj kazancı alet amplifikatörü direnç Rgain değeri ayarlanarak kontrol edilebilir.

Enstrümantasyon amplifikatörü için ortak mod sinyal zayıflaması, fark amplifikatörü tarafından sağlanır.

Enstrümantasyon Amplifikatörünün Avantajları

enstrümantasyon amplifikatörünün avantajları aşağıdakileri dahil edin.

Üç op-amp kazancı enstrümantasyon amplifikatör devresi sadece bir direnç Rgain değerini ayarlayarak kolayca değiştirilebilir.
Amplifikatörün kazancı yalnızca kullanılan harici dirençlere bağlıdır.
Giriş empedansı, amplifikatör 1 ve 2'nin emitör takipçi konfigürasyonları nedeniyle çok yüksektir.
Enstrümantasyon amplifikatörünün çıkış empedansı, fark amplifikatör 3 nedeniyle çok düşüktür.
CMRR'si op-amp 3 çok yüksektir ve neredeyse tüm ortak mod sinyali reddedilecektir.

Enstrümantasyon Amplifikatörünün Uygulamaları

enstrümantasyon amplifikatörünün uygulamaları aşağıdakileri dahil edin.

Bu amplifikatörler, esas olarak, yüksek diferansiyel kazancın doğruluğunun gerekli olduğu yerlerde, gürültülü ortamlarda ve aynı zamanda büyük ortak mod sinyallerinin olduğu yerlerde güç korunmalıdır. Uygulamalardan bazıları
Enstrümantasyon amplifikatörleri, veri toplama küçük o / p'den dönüştürücüler sevmek termokupllar , gerinim ölçerler, ölçümler Wheatstone köprüsü , vb.
Bu amplifikatörler navigasyon, tıp, radar vb. Alanlarda kullanılır.
Bu amplifikatörler, S / N Oranı ( gürültü sinyali ) düşük genlikli ses sinyalleri gibi ses uygulamalarında.
Bu amplifikatörler, yüksek hızlı sinyalin koşullandırılmasında görüntülemenin yanı sıra video verilerinin alınması için kullanılır.
Bunlar amplifikatörler RF kablo sistemlerinde yüksek frekanslı sinyalin yükseltilmesi için kullanılır.

Operasyonel Amplifikatör ve Enstrümantasyon Amplifikatörü arasındaki fark

İşlemsel amplifikatör ile enstrümantasyon amplifikatörü arasındaki temel farklar aşağıdakileri içerir.

Bir operasyonel amplifikatör (op-amp) bir tür entegre devredir
Enstrümantasyon amplifikatörü, bir tür diferansiyel amplifikatördür
Enstrümantasyon amplifikatörü, üç işlemsel amplifikatör ile inşa edilebilir.
Diferansiyel amplifikatör, tek bir operasyonel amplifikatör .
Fark yükselticinin çıkış voltajı, uyumsuz dirençler nedeniyle etkilenir.
Enstrümantasyon amplifikatörü, bir direnç eşleşmesine ihtiyaç duymayan, birincil fazının tek bir direnci ile kazanç sağlar.

Dolayısıyla, bu tamamen bir alet amplifikatörü . Yukarıdaki bilgilerden son olarak, bunun düşük voltaj koşullarıyla uğraşırken önemli bir entegre devre olduğu sonucuna varabiliriz. Amplifikatör kazancı, giriş tarafındaki dirençler değiştirilerek değiştirilebilir. Bu amplifikatör, yüksek CMRR'nin yanı sıra yüksek giriş direncine sahiptir. İşte sana bir soru bir enstrümantasyon amplifikatörünün ana işlevi nedir?