An инструментальный усилитель это один из видов IC (интегральная схема) , в основном используется для усиления сигнала. Этот усилитель относится к семейству дифференциальных усилителей, потому что он увеличивает несоответствие между двумя входами. Основная функция этого усилителя - уменьшить избыточный шум, который выбирается схемой. Способность подавлять шум знакома каждому контакту IC, известному как CMRR (коэффициент отклонения синфазного сигнала) . В инструментальный усилитель IC является важным компонентом при проектировании схемы из-за его характеристик, таких как высокий CMRR, высокое усиление разомкнутого контура, низкий дрейф, а также низкое смещение постоянного тока и т. д.

Что такое инструментальный усилитель?

Инструментальный усилитель используется для усиления сигналов очень низкого уровня, подавления шумовых и интерференционных сигналов. Примерами могут служить сердцебиение, артериальное давление, температура, землетрясения и так далее. Таким образом, основные характеристики хорошего инструментального усилителя заключаются в следующем.

Входы в инструментальные усилители будет иметь очень низкую энергию сигнала. Поэтому инструментальный усилитель должен иметь высокое усиление и быть точным.
Усиление должно легко регулироваться с помощью одного регулятора.
Он должен иметь высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс для предотвращения нагрузки.
Инструментальный усилитель должен иметь высокий CMRR, поскольку преобразователь выход обычно будет содержать синфазные сигналы, такие как шум при передаче по длинным проводам.
Он также должен иметь высокую скорость нарастания, чтобы обрабатывать резкие времена нарастания событий и обеспечивать максимальный неискаженный размах выходного напряжения.

Инструментальный усилитель с операционным усилителем

В инструментальный усилитель с использованием схема операционного усилителя показано ниже. В операционные усилители 1 и 2 - неинвертирующие усилители, а операционный усилитель 3 - это дифференциальный усилитель . Эти три операционных усилителя вместе образуют инструментальный усилитель. Конечный выход Vout инструментального усилителя представляет собой усиленную разность входных сигналов, подаваемых на входные клеммы операционного усилителя 3. Пусть выходы операционного усилителя 1 и операционного усилителя 2 имеют значения Vo1 и Vo2 соответственно.

Инструментальный усилитель с операционным усилителем

Потом, Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)

Посмотрите на входной каскад инструментального усилителя, как показано на рисунке ниже. В вывод инструментального усилителя обсуждается ниже.

Потенциал в узле A - это входное напряжение V1. Следовательно, потенциал в узле B также равен V1, исходя из концепции виртуального короткого замыкания. Таким образом, потенциал в узле G также равен V1.

Потенциал в узле D - это входное напряжение V2. Следовательно, потенциал в узле C также равен V2 от виртуального короткого замыкания. Таким образом, потенциал в узле H также равен V2.

Входной каскад инструментального усилителя

В работа инструментального усилителя В идеале ток на операционных усилителях входного каскада равен нулю. Следовательно, ток я через резисторы R1, Rgain и R1 остаются прежними.

Применение Закон Ома между узлами E и F,

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

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

Поскольку на вход операционных усилителей 1 и 2 ток не поступает, ток I между узлами G и H может быть задан как

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

Приравнивая уравнения 1 и 2,

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

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

Выход дифференциального усилителя определяется как

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

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

Подстановка (Vo1 – Vo2) значение в уравнении 3, получаем

“сумма произведений из логической алгебры ”

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

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

Это уравнение дает выходное напряжение инструментального усилителя.

Общий коэффициент усиления усилителя определяется термином (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .

Общее усиление напряжения инструментальный усилитель можно контролировать, регулируя номинал резистора Rgain.

Ослабление синфазного сигнала для инструментального усилителя обеспечивается разностным усилителем.

Преимущества инструментального усилителя

В преимущества инструментального усилителя включая следующее.

Коэффициент усиления трех операционных усилителей приборы схема усилителя можно легко изменять, регулируя номинал только одного резистора Rgain.
Коэффициент усиления усилителя зависит только от используемых внешних резисторов.
Входное сопротивление очень велико из-за конфигурации эмиттерных повторителей усилителей 1 и 2.
Выходное сопротивление инструментального усилителя очень низкое из-за разностного усилителя3.
CMRR операционный усилитель 3 очень высокий, и почти весь синфазный сигнал будет отклонен.

Применение инструментального усилителя

В применения инструментального усилителя включая следующее.

Эти усилители в основном используются там, где требуется точность высокого дифференциального усиления, сила должна быть сохранена в шумной среде, а также там, где присутствуют большие синфазные сигналы. Некоторые из приложений
Инструментальные усилители используются в получение данных от малого о / п преобразователи подобно термопары , тензодатчики, измерения Мост Уитстона , так далее.
Эти усилители используются в навигационных, медицинских, радиолокационных и т. Д.
Эти усилители используются для улучшения Отношение сигнал / шум ( Сигнал к шуму ) в аудиоприложениях, таких как аудиосигналы с низкой амплитудой.
Эти усилители используются для формирования изображений, а также сбора видеоданных при формировании высокоскоростного сигнала.
Эти усилители используются в кабельных системах RF для усиления высокочастотного сигнала.

Разница между операционным усилителем и инструментальным усилителем

Ключевые различия между операционным усилителем и инструментальным усилителем заключаются в следующем.

An операционный усилитель (операционный усилитель) это один из видов интегральной схемы
Инструментальный усилитель является одним из типов дифференциальных усилителей.
Инструментальный усилитель может быть построен с тремя операционными усилителями.
Дифференциальный усилитель может быть построен с одним операционный усилитель .
На выходное напряжение дифференциального усилителя влияет несовпадение резисторов.
Инструментальный усилитель обеспечивает усиление с помощью одного резистора первичной фазы, который не требует согласования резисторов.

Таким образом, все дело в инструментальный усилитель . Наконец, исходя из приведенной выше информации, мы можем сделать вывод, что это важная интегральная схема, работающая в условиях низкого напряжения. Коэффициент усиления усилителя можно изменить, заменив резисторы на входе. Этот усилитель имеет высокое входное сопротивление, а также высокий CMRR. Вот вам вопрос, какова основная функция инструментального усилителя?