An инструментален усилвател е един вид IC (интегрална схема) , използвани главно за усилване на сигнал. Този усилвател попада в семейството на диференциалния усилвател, защото увеличава несъответствието между два входа. Основната функция на този усилвател е да намали излишния шум, избран от веригата. Капацитетът да се отказва шум е познат на всеки IC щифтове, които са известни като CMRR (коефициент на отхвърляне в общ режим) . The инструментален усилвател IC е съществен компонент при проектирането на веригата поради своите характеристики като висок CMRR, коефициентът на усилване с отворен контур е висок, нисък дрейф, както и ниско изместване на DC и т.н.

Какво е инструментален усилвател?

Инструментален усилвател се използва за усилване на сигнали от много ниско ниво, отхвърляне на шума и сигналите за смущения. Примери за това могат да бъдат сърдечен ритъм, кръвно налягане, температура, земетресения и т.н. Следователно основните характеристики на добрия усилвател за измерване са както следва.

Входове към инструментални усилватели ще има много ниска енергия на сигнала. Следователно инструменталният усилвател трябва да има висок коефициент на усилване и да бъде точен.
Коефициентът на усилване трябва да бъде лесно регулируем с помощта на едно управление.
Той трябва да има висок входен и нисък импеданс на изхода, за да се предотврати натоварването.
Инструменталният усилвател трябва да има висок CMRR оттогава преобразувателят изходът обикновено съдържа сигнали в общ режим, като шум, когато се предава по дълги проводници.
Той също трябва да има висока скорост на нарастване, за да се справя с резки времена на нарастване на събитията и да осигурява максимално ненарушено люлеене на изходното напрежение.

Инструментален усилвател, използващ Op Amp

The инструментален усилвател, използващ оп-усилвателна верига е показано по-долу. The оп-усилватели 1 и 2 са неинвертиращи усилватели, а операционният усилвател 3 е a усилвател на разликата . Тези три операционни усилвателя заедно образуват инструментален усилвател. Окончателният изход Vout на усилвателя на уреда е усилената разлика на входните сигнали, приложени към входните клеми на операционния усилвател 3. Нека изходите на операционния усилвател 1 и оп-усилвателят 2 бъдат съответно Vo1 и Vo2.

Инструментален усилвател, използващ Op Amp

Тогава, Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)

Погледнете входния етап на измервателния усилвател, както е показано на фигурата по-долу. The извличане на инструментален усилвател е обсъдено по-долу.

Потенциалът на възел A е входното напрежение V1. Следователно потенциалът на възел B също е V1, от виртуалната кратка концепция. По този начин потенциалът на възел G също е V1.

Потенциалът на възел D е входното напрежение V2. Следователно потенциалът на възел C също е V2, от виртуалния къс. По този начин потенциалът на възел H също е V2.

Входен етап на инструменталния усилвател

The работа на инструменталния усилвател е, В идеалния случай токът към входния етап на операционните усилватели е нула. Следователно токът I през резисторите R1, Rgain и R1 остават същите.

Прилагане Законът на Ом между възли E и F,

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

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

Тъй като към входа на операционните усилватели 1 и 2 не тече ток, токът I между възлите G и H може да се даде като,

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

Приравнявайки уравнения 1 и 2,

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

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

Изходът на усилвателя на разликата се дава като,

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

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

Заместване (Vo1 - Vo2) стойност в уравнение 3, получаваме

“какво прави меггер ”

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

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

Това горно уравнение дава изходното напрежение на инструментален усилвател.

Общата печалба на усилвателя се дава от термина (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .

Общото усилване на напрежението на инструментален усилвател може да се контролира чрез регулиране стойността на резистора Rgain.

Затихването на сигнала в общ режим за измервателния усилвател се осигурява от усилвателя на разликата.

Предимства на инструменталния усилвател

The предимства на инструменталния усилвател включват следното.

Печалбата от три операционни усилвателя инструментариум усилвателна верига може лесно да се променя чрез регулиране на стойността само на един резистор Rgain.
Коефициентът на усилване на усилвателя зависи само от използваните външни резистори.
Входният импеданс е много висок поради конфигурациите на последователите на излъчвателя на усилватели 1 и 2
Изходният импеданс на измервателния усилвател е много нисък поради различния усилвател3.
CMRR на оп-усилвател 3 е много висока и почти целият сигнал в общия режим ще бъде отхвърлен.

Приложения на инструментален усилвател

The приложения на инструменталния усилвател включват следното.

Тези усилватели включват предимно там, където се изисква точността на високия диференциален коефициент на усилване, трябва да се запази силата в шумна обстановка, както и там, където има огромни общи режими сигнали. Някои от приложенията са
Инструментални усилватели се използват в събиране на данни от малки o / p преобразуватели като термодвойки , тензодатчици, измервания на Мост от Уитстоун и т.н.
Тези усилватели се използват в навигацията, медицината, радарите и т.н.
Тези усилватели се използват за подобряване на Съотношение S / N ( сигнал за шум ) в аудио приложения като аудио сигнали с ниска амплитуда.
Тези усилватели се използват за изображения, както и за събиране на видео данни при кондиционирането на високоскоростен сигнал.
Тези усилватели се използват в RF кабелни системи за усилване на високочестотния сигнал.

Разлика между операционния усилвател и инструменталния усилвател

Основните разлики между операционния усилвател и инструменталния усилвател включват следното.

An операционен усилвател (op-amp) е един вид интегрална схема
Инструменталният усилвател е един вид диференциален усилвател
Инструменталният усилвател може да бъде изграден с три операционни усилвателя.
Диференциалният усилвател може да бъде изграден с единичен операционен усилвател .
Изходното напрежение на различния усилвател се влияе поради несъответствието на резисторите
Инструменталният усилвател предлага усилване с един резистор от основната си фаза, който не се нуждае от съвпадение на резистор.

По този начин всичко е свързано с инструментален усилвател . От горната информация, накрая, можем да заключим, че това е съществена интегрална схема, докато се справяме с условия на ниско напрежение. Усилвателят на усилвателя може да бъде променен чрез смяна на резисторите във входната страна. Този усилвател има високо входно съпротивление, както и високо CMRR. Ето въпрос към вас, каква е основната функция на инструментален усилвател?