Mis on instrumentide võimendi? Vooluahela skeem, eelised ja rakendused

Mis on instrumentide võimendi? Vooluahela skeem, eelised ja rakendused

An instrumentide võimendi on ühte tüüpi IC (integraallülitus) , mida kasutatakse peamiselt signaali võimendamiseks. See võimendi kuulub diferentsiaalvõimendi perekonna alla, kuna see suurendab erinevust kahe sisendi vahel. Selle võimendi peamine ülesanne on vähendada vooluahela poolt valitud müra ülejääki. Võime mürast keelduda on tuttav kõigile IC-tihvtidele, mida tuntakse kui CMRR (ühise režiimi tagasilükkamise suhe) . The instrumentide võimendi IC on vooluahela kujundamisel oluline komponent tänu oma omadustele nagu kõrge CMRR, avatud ahela võimendus on kõrge, madal triiv ja madal alalisvoolu nihe jne.



Mis on instrumentide võimendi?

Instrumentaalvõimendit kasutatakse väga madala signaali võimendamiseks, lükates tagasi müra ja häiresignaalid. Näiteks võivad olla südamelöögid, vererõhk, temperatuur, maavärinad ja nii edasi. Seetõttu on hea instrumendivõimendi põhiomadused järgmised.


  • Sisendid instrumentide võimendid signaalienergia on väga madal. Seetõttu peaks instrumentaalvõimendi võimendus olema suur ja täpne.
  • Võimendus peaks olema hõlpsasti reguleeritav ühe juhtnupu abil.
  • Laadimise vältimiseks peab sellel olema kõrge sisendtakistus ja madal väljundtakistus.
  • Instrumentatsiooni võimendil peaks olema kõrge CMRR alates andur väljund sisaldab tavaliselt ühise režiimi signaale, näiteks müra, kui seda edastatakse pikkade juhtmete kaudu.
  • Sellel peab olema ka kõrge pöörlemissagedus, et tulla toime sündmuste järsu tõusuaegadega ja tagada maksimaalne moonutamata väljundpinge kõikumine.

Instrumendi võimendi Op Amp abil

The instrumentide võimendi kasutades op-amp ahel on näidatud allpool. The op-amprid 1 ja 2 on mitteinverteerivad võimendid ja op-amp 3 on a erinevusvõimendi . Need kolm op-amprit moodustavad koos instrumentide võimendi. Instrumentaalvõimendi lõplik väljund Vout on op-amp 3 sisendklemmidele rakendatud sisendsignaalide võimendatud erinevus. Laske op-amp 1 ja op-amp 2 väljunditel olla vastavalt Vo1 ja Vo2.



Instrumendi võimendi Op Amp abil

Instrumendi võimendi Op Amp abil

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



Vaadake instrumentaalvõimendi sisendastet, nagu on näidatud alloleval joonisel. The instrumendi võimendi tuletamine käsitletakse allpool.

Sõlme A potentsiaal on sisendpinge V1. Seega on sõlme B potentsiaal ka virtuaalse lühikese kontseptsiooni järgi V1. Seega on sõlme G potentsiaal samuti V1.


Sõlme D potentsiaal on sisendpinge V2. Seega on sõlme C potentsiaal virtuaalsest lühikesest ka V2. Seega on sõlme H potentsiaal ka V2.

Instrumendi võimendi sisendstaadium

Instrumendi võimendi sisendstaadium

The instrumenteerimisvõimendi töö on ideaaljuhul sisendastme op-amprite vool null. Seetõttu praegune I läbi takistid R1, Rgain ja R1 jäävad samaks.

Kandideerimine Ohmi seadus sõlmede E ja F vahel,

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

I = (Vo1-Vo2) / (2R1 + Rgain)

Kuna op-amprite 1 ja 2 sisendisse ei voola voolu, võib sõlmede G ja H vahelise voolu I anda järgmiselt:

I = (VG-VH) / Rgain = (V1-V2) / Rgain ………………………. (Kaks)

Võrrandite 1 ja 2 võrdsustamine

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

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

Erinevusvõimendi väljund on esitatud järgmiselt:

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

Seetõttu (Vo1 - Vo2) = (R2 / R3) Vout

Asendamine (Vo1 - Vo2) väärtus võrrandis 3, saame

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

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

See ülaltoodud võrrand annab instrumendi võimendi väljundpinge.

Võimendi üldise võimenduse annab mõiste (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .

Üldine pinge suurenemine instrumentide võimendi saab juhtida takisti Rgaini väärtuse reguleerimisega.

Instrumendivõimendi ühismoodilise signaali sumbumise tagab erinevusvõimendi.

Instrumendi võimendi eelised

The instrumentide võimendi eelised sisaldama järgmist.

  • Kolme op-amp võimendus instrumenteerimine võimendi ahel saab lihtsalt varieerida, reguleerides ainult ühe takisti Rgain väärtust.
  • Võimendi võimendus sõltub ainult kasutatavatest välistest takistitest.
  • Sisendtakistus on võimendite 1 ja 2 emitterijälgija konfiguratsioonide tõttu väga kõrge
  • Instrumentatsioonivõimendi väljundtakistus on erinevvõimendi3 tõttu väga madal.
  • CMRR op-amp 3 on väga kõrge ja peaaegu kogu tavalise režiimi signaal lükatakse tagasi.

Instrumenteerimisvõimendi rakendused

The instrumentatsioonivõimendi rakendused sisaldama järgmist.

  • Need võimendid hõlmavad peamiselt seal, kus nõutakse suure diferentsiaalse võimenduse täpsust, tugevust tuleb säilitada mürarikkas keskkonnas, samuti seal, kus on tohutu ühismoodiga signaalid. Mõned rakendused on
  • Instrumentatsioonivõimendeid kasutatakse andmete hankimine väikesest o / p andurid meeldib termopaarid , deformatsioonimõõturid, mõõtmised Wheatstone'i sild , jne.
  • Neid võimendeid kasutatakse navigatsioonis, meditsiinis, radarites jne.
  • Neid võimendeid kasutatakse S / N suhe ( signaal müra vastu ) heli rakendustes nagu madala amplituudiga helisignaalid.
  • Neid võimendeid kasutatakse nii pildistamiseks kui ka videoandmete hankimiseks kiire signaali konditsioneerimisel.
  • Need võimendid kasutatakse RF-kaablisüsteemides kõrgsagedusliku signaali võimendamiseks.

Operatiivvõimendi ja instrumentaalvõimendi erinevus

Operatiivvõimendi ja instrumentaalvõimendi peamised erinevused hõlmavad järgmist.

  • An operatiivvõimendi (op-amp) on ühte tüüpi integraallülitus
  • Instrumentatsioonivõimendi on üks diferentsiaalvõimendi tüüp
  • Instrumentatsioonivõimendi saab ehitada kolme operatsioonivõimendiga.
  • Diferentsiaalvõimendi saab ehitada ühega operatiivvõimendi .
  • Erinevusvõimendi väljundpinge mõjutab mittevastavustakisteid
  • Instrumenteerimisvõimendi pakub võimendust ühe primaarfaasi ühe takistiga, mis ei vaja takisti sobitamist.

Seega on see kõik an instrumentide võimendi . Ülaltoodud teabe põhjal võime lõpuks järeldada, et see on madalpinge tingimustega tegelemisel oluline integreeritud vooluahel. Võimendi võimendust saab muuta, vahetades takisteid sisendpoolel. Sellel võimendil on nii kõrge sisendtakistus kui ka kõrge CMRR. Siin on teile küsimus, mis on instrumenteerimisvõimendi põhiülesanne?