An instrumentforstærker er en slags IC (integreret kredsløb) , hovedsageligt brugt til at forstærke et signal. Denne forstærker kommer under familien af differentialforstærkeren, fordi den øger forskellen mellem to indgange. Denne forstærkers hovedfunktion er at mindske overskydende støj, der vælges af kredsløbet. Kapaciteten til at nægte støj er kendt for alle IC-ben, der er kendt som CMRR (common-mode afvisningsprocent) . Det instrumentationsforstærker IC er en væsentlig komponent i designet af kredsløbet på grund af dets karakteristika som høj CMRR, open-loop forstærkning er høj, lav drift samt lav DC forskydning osv.

Hvad er en instrumentforstærker?

En instrumentationsforstærker bruges til at forstærke signaler med meget lavt niveau og afvise støj og interferenssignaler. Eksempler kan være hjerterytme, blodtryk, temperatur, jordskælv og så videre. Derfor er de væsentlige egenskaber ved en god instrumentationsforstærker som følger.

Indgange til instrumentationsforstærkere har meget lav signalenergi. Derfor skal instrumentforstærkeren have høj forstærkning og være nøjagtig.
Forstærkningen skal let kunne justeres ved hjælp af en enkelt kontrol.
Den skal have høj inputimpedans og lav outputimpedans for at forhindre belastning.
Instrumentationsforstærkeren skal have høj CMRR siden transduceren output vil normalt indeholde common mode signaler såsom støj, når de transmitteres over lange ledninger.
Det skal også have en høj svinghastighed for at håndtere skarpe stigningstider for begivenheder og give en maksimal uforvrænget udgangsspændingssving.

Instrumentationsforstærker ved hjælp af Op Amp

Det instrumentforstærker ved hjælp af op-amp kredsløb er vist nedenfor. Det op-forstærkere 1 & 2 er ikke-inverterende forstærkere og op-amp 3 er en forskel forstærker . Disse tre op-forstærkere sammen danner en instrumentationsforstærker. Instrumentationsforstærkerens endelige output Vout er den forstærkede forskel på de indgangssignaler, der påføres input-terminalerne på op-amp 3. Lad udgangene fra op-amp 1 og op-amp 2 være henholdsvis Vo1 og Vo2.

Instrumentationsforstærker ved hjælp af Op Amp

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

Se på indgangstrinnet til instrumentationsforstærkeren som vist i nedenstående figur. Det instrumentation forstærker afledning diskuteres nedenfor.

Potentialet ved knudepunkt A er indgangsspændingen V1. Derfor er potentialet ved node B også V1, fra det virtuelle korte koncept. Potentialet ved knude G er således også V1.

Potentialet ved knude D er indgangsspændingen V2. Derfor er potentialet ved node C også V2, fra den virtuelle korte. Potentialet ved node H er således også V2.

Inputtrin på instrumentationsforstærkeren

Det bearbejdning af instrumentforstærkeren er, ideelt set er strømmen til input-fase op-forstærkere nul. Derfor er den nuværende jeg igennem modstandene R1, Rgain og R1 forbliver de samme.

Anvender Ohms lov mellem knudepunkterne E og F,

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

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

Da der ikke strømmer strøm til input af op-forstærkerne 1 & 2, kan strømmen I mellem noderne G og H gives som,

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

Ligning af ligninger 1 og 2,

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

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

Udgangen fra forskellen forstærker er angivet som,

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

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

Udskiftning (Vo1 - Vo2) værdi i ligning 3, får vi

“AC til 5V DC converter ”

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

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

Denne ovenstående ligning giver udgangsspændingen for en instrumentationsforstærker.

Den samlede forstærkning af forstærkeren gives af udtrykket (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .

Den samlede spændingsgevinst på en instrumentforstærker kan styres ved at justere værdien af modstanden Rgain.

Den fælles mode signal dæmpning for instrumentationsforstærkeren tilvejebringes af forskellen forstærker.

Fordele ved instrumentationsforstærker

Det fordelene ved instrumentationsforstærkeren inkluderer følgende.

Gevinsten af en tre op-amp instrumentering forstærker kredsløb kan let varieres ved kun at justere værdien af kun en modstand Rgain.
Forstærkerens forstærkning afhænger kun af de anvendte eksterne modstande.
Indgangsimpedansen er meget høj på grund af emitterfølgerkonfigurationerne af forstærkerne 1 og 2
Instrumentationsforstærkerens outputimpedans er meget lav på grund af forskellen forstærker3.
CMRR for op-amp 3 er meget høj, og næsten alt common mode-signalet afvises.

Anvendelser af instrumentationsforstærker

Det anvendelser af instrumentationsforstærkeren inkluderer følgende.

Disse forstærkere involverer hovedsageligt hvor nøjagtigheden af høj differentiel forstærkning er påkrævet, styrken skal bevares i støjende omgivelser såvel som hvor store common-mode signaler er der. Nogle af applikationerne er
Instrumentationsforstærkere bruges i dataindsamling fra lille o / s transducere synes godt om termoelementer , spændingsmålere, målinger af Wheatstone bro , etc.
Disse forstærkere bruges til navigation, medicinsk, radar osv.
Disse forstærkere bruges til at forbedre S / N-forhold ( signal til støj ) i lydapplikationer som lydsignaler med lav amplitude.
Disse forstærkere bruges til billeddannelse såvel som videodataopsamling til konditionering af højhastigheds signal.
Disse forstærkere bruges i RF-kabelsystemer til forstærkning af højfrekvenssignalet.

Forskel mellem operationsforstærker og instrumentforstærker

De vigtigste forskelle mellem operationsforstærkeren og instrumentationsforstærkeren inkluderer følgende.

An operationsforstærker (op-amp) er en slags integreret kredsløb
Instrumentationsforstærkeren er en type differentialforstærker
Instrumentationsforstærker kan bygges med tre operationelle forstærkere.
Differentialforstærkeren kan bygges med en enkelt operationel forstærker .
Udgangsspændingen fra forskellen forstærker bliver påvirket på grund af mismatch modstande
Instrumentationsforstærker tilbyder forstærkning med en enkelt modstand i sin primære fase, som ikke har brug for en modstandstilpasning.

Således handler dette om en instrumentforstærker . Af ovenstående oplysninger kan vi endelig konkludere, at dette er et væsentligt integreret kredsløb, når vi beskæftiger os med lavspændingsforhold. Forstærkerens forstærkning kan ændres ved at ændre modstandene på indgangssiden. Denne forstærker har høj inputmodstand såvel som høj CMRR. Her er et spørgsmål til dig, hvad er den vigtigste funktion af en instrumentationsforstærker?