Eine Isolation Verstärker oder ein Verstärker mit Einheitsverstärkung stellt eine Isolation von einem Bruchteil der Schaltung zu einem anderen Bruchteil bereit. Daher kann die Energie nicht innerhalb der Schaltung entnommen, verwendet und verschwendet werden. Die Hauptfunktion dieses Verstärkers besteht darin, das Signal zu erhöhen. Das gleiche Eingangssignal von der Operationsverstärker wird als Ausgangssignal genau vom Operationsverstärker ausgegeben. Diese Verstärker werden verwendet, um einen elektrischen Sicherheitskämpfer sowie eine Isolation zu bieten. Diese Verstärker schützen die Patienten vor dem Abfluss von Strom. Sie unterbrechen die ohmsche Kontinuität des elektrischen Signals zwischen Ein- und Ausgang, und sowohl für den Eingang als auch für den Ausgang kann eine isolierte Stromversorgung bereitgestellt werden. So können die Low-Level-Signale verstärkt werden.

Was ist ein Isolationsverstärker?

Ein Isolationsverstärker kann definiert werden als ein Verstärker, der keinen leitenden Kontakt zwischen Eingangs- und Ausgangsabschnitten hat. Folglich ergibt dieser Verstärker eine ohmsche Isolation zwischen den i / p & o / p-Anschlüssen des Verstärkers. Diese Isolation muss weniger Leckage sowie eine hohe dielektrische Durchbruchspannung aufweisen. Die typischen Widerstands- und Kondensatorwerte des Verstärkers unter den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen sind: Der Widerstand sollte 10 Tera Ohm und der Kondensator 10 Picofarad haben.

Isolationsverstärker

Diese Verstärker werden häufig verwendet, wenn zwischen Eingangs- und Ausgangsseite extrem große Gleichtaktspannungsunterschiede bestehen. In diesem Verstärker ist die ohmsche Schaltung von Eingangsmasse zu Ausgangserde nicht vorhanden.

Entwurfsmethoden für Isolationsverstärker

Es gibt drei Arten von Entwurfsmethoden, die in Isolationsverstärkern verwendet werden, die die folgenden umfassen.

Transformatorisolation
Optische Isolierung
Kapazitive Isolierung

1). Transformatorisolation

Diese Art der Isolation verwendet zwei Signale wie PWM oder frequenzmoduliert. Intern enthält dieser Verstärker einen 20-kHz-Oszillator, einen Gleichrichter, einen Filter und einen Transformator, um jede isolierte Stufe zu versorgen.

Der Gleichrichter wird als Eingang für den Hauptverstärker verwendet.
Transformator verbindet die Versorgung.
Der Oszillator wird als Eingang für den sekundären Operationsverstärker verwendet.
Ein LPF wird zum Entfernen der Komponenten anderer Frequenzen verwendet.

Die Vorteile der Transformatorisolation umfassen hauptsächlich eine hohe CMRR, Linearität und Genauigkeit.

Die Anwendungen der Transformatorisolation umfassen hauptsächlich medizinische, nukleare und industrielle.

2). Optische Isolierung

In dieser Isolation kann das l-Signal mit von biologischem zu Lichtsignal geändert werden LED für den weiteren Prozess. In diesem Fall ist die Patientenschaltung eine Eingangsschaltung, während die Ausgangsschaltung durch einen Fototransistor gebildet werden kann. Diese Schaltungen werden mit einer Batterie betrieben. Die I / P-Schaltung wandelt das Signal in das Licht um, und die O / P-Schaltung wandelt das Licht zurück in das Signal.

Die Vorteile der optischen Isolation umfassen hauptsächlich

Auf diese Weise können wir die Amplitude und die ursprüngliche Frequenz erhalten.
Es verbindet sich optisch ohne Modulator, sonst Demodulator.
Es verbessert die Sicherheit des Patienten.

Die Anwendungen der Transformatorisolation umfassen hauptsächlich Prozesssteuerung in der Industrie, Datenerfassung, Messungen der Biomedizin, Überwachung des Patienten, Schnittstellenelement, Testausrüstung, Steuerung von SCR , usw.

3). Kapazitive Isolierung

Es verwendet Frequenzmodulation und die digitale Codierung der Eingangsspannung.
Die Eingangsspannung kann über den geschalteten Kondensator in relative Ladung geändert werden.
Es enthält Schaltungen wie Modulator sowie einen Demodulator.
Die Signale werden über eine differentielle kapazitive Barriere gesendet.
Für beide Seiten wird eine separate Lieferung angegeben.

Die Vorteile der kapazitiven Isolation umfassen hauptsächlich

Diese Isolierung kann verwendet werden, um Welligkeitsgeräusche zu entfernen
Diese werden für analoge Systeme verwendet
Es beinhaltet Linearität und hohe Verstärkungsstabilität.
Es gibt hohe Immunität gegen magnetische Geräusche
Auf diese Weise können Geräusche vermieden werden.

Die Anwendungen der kapazitiven Isolation umfassen hauptsächlich Datenerfassung, Schnittstellenelement, Überwachung des Patienten, EEG und EKG.

Eigenschaften

Die Hauptmerkmale des Isolationsverstärkers umfassen hauptsächlich die folgenden.

Spannungsversorgung
Stromversorgung
Betriebstemperatur

Die Spannungsversorgung von Verstärkern bezieht sich hauptsächlich auf den Bereich der Spannungsquelle. Die Stromversorgung ist die Strommenge, die der Quelle von entnommen wird Netzteil wie es mit einem Verstärker verbunden ist. Die Betriebstemperatur eines Verstärkers ist der besondere Wert der Umgebungstemperatur.

Diese Verstärker verwenden verschiedene Methoden, um Verzerrungen und Nichtlinearität großer Signale zu reduzieren, wie bei Verwendung eines LOC (linear) Optokoppler ), um die Linearität des Verstärkers über einen exakten Bereich des Signals zu verbessern. Dieser LOC enthält eine Eingangs-LED, die an 2 Fotodioden angeschlossen ist. Diese Fotodioden speisen die Eingangs- und Ausgangsschaltung.

Wenn der Entwurf dieses Verstärkers die Hauptaufgabe ist, die Signaldrift zu verringern, und sich ein Isolationsverstärker während der Arbeit häufig erwärmt, nimmt die Stromversorgung mit der Schaltung ab. Diese Verstärker werden normalerweise nach Größe, Leistung und Kosten bewertet, wobei die technischen Notwendigkeiten Stabilität, Linearität und Hochfrequenzgang des Signals sind. Die Hauptprobleme bei der Entwicklung dieses Verstärkers sind die Durchbruchspannung und das Leckmanagement.

Wie erreicht man Isolation?

Wenn die Eingangsimpedanz eines Operationsverstärkers extrem hoch ist, kann die Isolation verursacht werden. Da diese Schaltung eine hohe Eingangsimpedanz aufweist, kann der Verstärkerschaltung ein winziger Strom entnommen werden. Gemäß Ohm'sches Gesetz Wenn der Widerstand hoch ist, wird der Strom weniger aus der Stromversorgung entnommen.

Isolationsverstärkerschaltung-Diagramm

Daher zieht ein Operationsverstärker keine signifikante Strommenge aus der Stromquelle. In der Praxis wird also kein Strom gezogen und von einem Teil zu einem anderen Teil der Schaltung übertragen. Daher arbeitet dieser Verstärker als Isolationsvorrichtung.

Wenn die Eingangsimpedanz eines Operationsverstärkers niedrig ist, zieht er eine große Menge Strom. Das Ohmsche Gesetz besagt, dass wenn die Lastimpedanz einen geringeren Widerstand aufweist, sie einen großen Strom von der Stromquelle zieht, so dass hohe Störungen verursacht werden können, und dies ist der Isolation ganz entgegengesetzt. Hier arbeitet der Isolationsverstärker wie ein Puffer und verstärkt die Signale nicht, obwohl er die Isolierung von Schaltkreisteilen ermöglicht.

Isolationsverstärkeranwendungen

Diese Verstärker werden normalerweise in Anwendungen wie der Signalkonditionierung verwendet. Dies kann verschiedene bipolare, CMOS- und komplementäre bipolare Verstärker verwenden, die Chopper-, Isolations- und Instrumentenverstärker umfassen.

Da mehrere Geräte mit Stromquellen arbeiten, werden ansonsten Batterien verwendet. Die Auswahl eines Isolationsverstärkers für verschiedene Anwendungen hängt hauptsächlich von den Versorgungsspannungseigenschaften eines Verstärkers ab.

Das ist also alles über Isolationsverstärker Dies kann verwendet werden, um die Signale wie Ein- und Ausgang elektrisch mit induktiven Kopplungen zu isolieren. Diese Verstärker schützen die elektrische und elektronische Komponenten von Überspannungen in verschiedenen Anwendungen über zahlreiche Kanäle. Hier ist eine Frage für Sie, was ist die Anwendung dieses Verstärkers in medizinischen Geräten?