Ein Instrumentierungsverstärker ist eine Art von IC (integrierte Schaltung) , hauptsächlich zur Verstärkung eines Signals verwendet. Dieser Verstärker gehört zur Familie des Differenzverstärkers, da er die Disparität zwischen zwei Eingängen erhöht. Die Hauptfunktion dieses Verstärkers besteht darin, überschüssiges Rauschen zu verringern, das von der Schaltung gewählt wird. Die Fähigkeit, Rauschen abzulehnen, ist allen IC-Pins bekannt, die als CMRR (Gleichtaktunterdrückungsverhältnis) . Das Instrumentenverstärker IC ist aufgrund seiner Eigenschaften wie hohem CMRR, hoher Verstärkung im offenen Regelkreis, geringer Drift sowie geringem Gleichstromversatz usw. ein wesentlicher Bestandteil beim Entwurf der Schaltung.

Was ist ein Instrumentenverstärker?

Ein Instrumentenverstärker wird verwendet, um Signale mit sehr niedrigem Pegel zu verstärken und Rauschen und Interferenzsignale zurückzuweisen. Beispiele können Herzschlag, Blutdruck, Temperatur, Erdbeben usw. sein. Daher sind die wesentlichen Eigenschaften eines guten Instrumentenverstärkers wie folgt.

Eingänge zum Instrumentenverstärker wird sehr niedrige Signalenergie haben. Daher sollte der Instrumentenverstärker eine hohe Verstärkung aufweisen und genau sein.
Die Verstärkung sollte mit einem einzigen Regler leicht einstellbar sein.
Es muss eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz haben, um ein Laden zu verhindern.
Der Instrumentenverstärker sollte seitdem ein hohes CMRR haben der Wandler Der Ausgang enthält normalerweise Gleichtaktsignale wie Rauschen, wenn er über lange Drähte übertragen wird.
Es muss außerdem eine hohe Anstiegsgeschwindigkeit aufweisen, um starke Anstiegszeiten von Ereignissen zu bewältigen und einen maximalen unverzerrten Ausgangsspannungshub bereitzustellen.

Instrumentenverstärker mit Operationsverstärker

Das Instrumentenverstärker mit Operationsverstärkerschaltung wird unten gezeigt. Das Operationsverstärker 1 & 2 sind nicht invertierende Verstärker und Operationsverstärker 3 ist a Differenzverstärker . Diese drei Operationsverstärker bilden zusammen einen Instrumentenverstärker. Der endgültige Ausgang Vout des Instrumentenverstärkers ist die verstärkte Differenz der Eingangssignale, die an die Eingangsanschlüsse des Operationsverstärkers 3 angelegt werden. Die Ausgänge des Operationsverstärkers 1 und des Operationsverstärkers 2 seien Vo1 bzw. Vo2.

Instrumentenverstärker mit Operationsverstärker

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

Sehen Sie sich die Eingangsstufe des Instrumentenverstärkers an, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Das Ableitung des Instrumentenverstärkers wird unten diskutiert.

Das Potential am Knoten A ist die Eingangsspannung V1. Daher ist das Potential am Knoten B aus dem virtuellen Kurzkonzept auch V1. Somit ist das Potential am Knoten G auch V1.

Das Potential am Knoten D ist die Eingangsspannung V2. Daher ist das Potential am Knoten C auch V2 aus dem virtuellen Kurzschluss. Somit ist das Potential am Knoten H auch V2.

Eingangsstufe des Instrumentenverstärkers

Das Funktionsweise des Instrumentenverstärkers Idealerweise ist der Strom zu den Operationsverstärkern der Eingangsstufe Null. Daher ist der Strom ich durch die Widerstände R1, Rgain und R1 bleiben gleich.

Bewirbt sich Ohm'sches Gesetz zwischen den Knoten E und F,

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

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

Da zum Eingang der Operationsverstärker 1 und 2 kein Strom fließt, kann der Strom I zwischen den Knoten G und H wie folgt angegeben werden:

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

Gleichungen 1 und 2 gleichsetzen,

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

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

Der Ausgang des Differenzverstärkers ist gegeben als:

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

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

Ersetzen (Vo1 - Vo2) Wert in Gleichung 3 erhalten wir

“was ist ein synchronmotor ”

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

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

Diese obige Gleichung gibt die Ausgangsspannung eines Instrumentenverstärkers an.

Die Gesamtverstärkung des Verstärkers ergibt sich aus dem Term (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .

Die Gesamtspannungsverstärkung von a Instrumentierungsverstärker kann durch Einstellen des Wertes des Widerstands Rgain gesteuert werden.

Die Gleichtaktsignaldämpfung für den Instrumentenverstärker wird vom Differenzverstärker bereitgestellt.

Vorteile des Instrumentenverstärkers

Das Vorteile des Instrumentenverstärkers das Folgende einschließen.

Die Verstärkung eines Drei-Operationsverstärkers Instrumentierung Verstärkerschaltung kann leicht variiert werden, indem der Wert von nur einem Widerstand Rgain eingestellt wird.
Die Verstärkung des Verstärkers hängt nur von den verwendeten externen Widerständen ab.
Die Eingangsimpedanz ist aufgrund der Emitterfolgerkonfigurationen der Verstärker 1 und 2 sehr hoch
Die Ausgangsimpedanz des Instrumentenverstärkers ist aufgrund des Differenzverstärkers3 sehr niedrig.
Die CMRR der Operationsverstärker 3 ist sehr hoch und fast das gesamte Gleichtaktsignal wird zurückgewiesen.

Anwendungen von Instrumentenverstärkern

Das Anwendungen des Instrumentenverstärkers das Folgende einschließen.

Bei diesen Verstärkern handelt es sich hauptsächlich um Bereiche, in denen die Genauigkeit einer hohen Differenzverstärkung erforderlich ist, die Stärke in verrauschten Umgebungen erhalten bleiben muss und in denen große Gleichtaktsignale vorhanden sind. Einige der Anwendungen sind
Instrumentenverstärker werden in verwendet Datenerfassung von kleinen o / p Wandler mögen Thermoelemente , Dehnungsmessstreifen, Messungen von Wheatstone-Brücke , usw.
Diese Verstärker werden in der Navigation, in der Medizin, im Radar usw. verwendet.
Diese Verstärker werden verwendet, um die zu verbessern S / N-Verhältnis ( Signal-Rausch ) in Audioanwendungen wie Audiosignalen mit geringer Amplitude.
Diese Verstärker werden sowohl zur Bildgebung als auch zur Videodatenerfassung bei der Konditionierung von Hochgeschwindigkeitssignalen verwendet.
Diese Verstärker werden in HF-Kabelsystemen zur Verstärkung des Hochfrequenzsignals eingesetzt.

Unterschied zwischen Operationsverstärker und Instrumentenverstärker

Die Hauptunterschiede zwischen dem Operationsverstärker und dem Instrumentenverstärker umfassen die folgenden.

Ein Operationsverstärker (Operationsverstärker) ist eine Art einer integrierten Schaltung
Der Instrumentenverstärker ist ein Typ eines Differenzverstärkers
Der Instrumentenverstärker kann mit drei Operationsverstärkern gebaut werden.
Der Differenzverstärker kann mit einem einzigen gebaut werden Operationsverstärker .
Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers wird durch die Fehlanpassungswiderstände beeinflusst
Der Instrumentenverstärker bietet eine Verstärkung mit einem einzelnen Widerstand seiner Primärphase, für den keine Widerstandsanpassung erforderlich ist.

Es geht also nur um eine Instrumentierungsverstärker . Aus den obigen Informationen können wir schließlich schließen, dass dies eine wesentliche integrierte Schaltung ist, wenn es um Niederspannungsbedingungen geht. Die Verstärkung des Verstärkers kann durch Ändern der Widerstände auf der Eingangsseite geändert werden. Dieser Verstärker hat einen hohen Eingangswiderstand sowie ein hohes CMRR. Hier ist eine Frage an Sie, Was ist die Hauptfunktion eines Instrumentenverstärkers?