En instrumentförstärkare är en typ av IC (integrerad krets) , används främst för att förstärka en signal. Denna förstärkare kommer under familjen till differentialförstärkaren eftersom den ökar skillnaden mellan två ingångar. Huvudfunktionen för denna förstärkare är att minska överflödigt brus som väljs av kretsen. Förmågan att vägra buller är bekant för alla IC-stift som är kända som CMRR (common mode-rejection ratio) . De instrumentförstärkare IC är en viktig komponent i utformningen av kretsen på grund av dess egenskaper som hög CMRR, öppen slingförstärkning är hög, låg drift samt låg DC-förskjutning etc.

Vad är en instrumentförstärkare?

En instrumentförstärkare används för att förstärka signaler med mycket låga nivåer och avvisa brus och störningssignaler. Exempel kan vara hjärtslag, blodtryck, temperatur, jordbävningar och så vidare. Därför är de väsentliga egenskaperna hos en bra instrumentförstärkare som följer.

Ingångar till instrumentförstärkare har mycket låg signalenergi. Därför bör instrumentförstärkaren ha hög förstärkning och bör vara korrekt.
Förstärkningen bör enkelt justeras med en enda kontroll.
Den måste ha hög ingångsimpedans och låg utgångsimpedans för att förhindra belastning.
Instrumentationsförstärkaren borde ha hög CMRR sedan dess givaren Utgången innehåller vanligtvis vanliga lägessignaler som brus när de sänds över långa ledningar.
Den måste också ha en hög svänghastighet för att hantera skarpa stigningstider för händelser och ge en maximal oförvrängd utgångsspänning.

Instrumentationsförstärkare med Op Amp

De instrumentförstärkare med op-amp-krets visas nedan. De op-förstärkare 1 & 2 är icke-inverterande förstärkare och op-amp 3 är en skillnadsförstärkare . Dessa tre op-förstärkare tillsammans bildar en instrumentförstärkare. Instrumentationsförstärkarens slutliga utgång Vout är den förstärkta skillnaden mellan ingångssignalerna som appliceras på ingångarna på op-amp 3. Låt utgångarna på op-amp 1 och op-amp 2 vara Vo1 respektive Vo2.

Instrumentationsförstärkare med Op Amp

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

Titta på ingångssteget på instrumentförstärkaren enligt bilden nedan. De instrumentation förstärkare härledning diskuteras nedan.

Potentialen vid nod A är ingångsspänningen VI. Därför är potentialen vid nod B också V1, från det virtuella kortkonceptet. Således är potentialen vid nod G också VI.

Potentialen vid nod D är ingångsspänningen V2. Därför är potentialen vid nod C också V2, från den virtuella kortslutningen. Således är potentialen vid nod H också V2.

Ingångsnivå för instrumentförstärkaren

De instrumentförstärkarens funktion är, helst är strömmen till ingångsstegets op-ampere noll. Därför den nuvarande jag igenom motstånden R1, Rgain och R1 förblir desamma.

Ansöker Ohms lag mellan noderna E och F,

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

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

Eftersom ingen ström flyter till ingången till op-förstärkarna 1 & 2 kan strömmen I mellan noderna G och H ges som,

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

Liknande ekvationer 1 och 2,

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

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

Utgången från skillnadsförstärkaren ges som,

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

Därför, (Vo1 - Vo2) = (R2 / R3) Vout

Ersätter (Vo1 - Vo2) värde i ekvation 3 får vi

“bära se framåt adderare vs rippel bär adder ”

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

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

Denna ovanstående ekvation ger utgångsspänningen för en instrumentförstärkare.

Förstärkarens totala förstärkning ges av termen (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .

Den totala spänningsförstärkningen för en instrumentförstärkare kan styras genom att justera värdet på motståndet Rgain.

Den gemensamma modssignaldämpningen för instrumentförstärkaren tillhandahålls av skillnadsförstärkaren.

Fördelar med instrumentförstärkare

De fördelarna med instrumentförstärkaren inkluderar följande.

Förstärkningen av en tre op-amp instrumentation förstärkarkrets kan enkelt varieras genom att bara justera värdet på ett motstånd Rgain.
Förstärkarens förstärkning beror bara på de externa motstånden som används.
Ingångsimpedansen är mycket hög på grund av emitterföljarkonfigurationerna för förstärkarna 1 och 2
Utgångsimpedansen för instrumentförstärkaren är mycket låg på grund av skillnadsförstärkaren3.
CMRR för op-amp 3 är mycket hög och nästan all gemensamlägesignal kommer att avvisas.

Tillämpningar av instrumentationsförstärkare

De tillämpningar av instrumentförstärkaren inkluderar följande.

Dessa förstärkare involverar huvudsakligen där noggrannheten för hög differentiell förstärkning krävs, hållfastheten måste bevaras i bullriga omgivningar, liksom där enorma common-mode-signaler finns. Några av applikationerna är
Instrumentförstärkare används i datainsamling från liten o / s givare tycka om termoelement , töjningsmätare, mätningar av Wheatstone bridge , etc.
Dessa förstärkare används i navigering, medicinsk, radar, etc.
Dessa förstärkare används för att förbättra S / N-förhållande ( signalbrus ) i ljudapplikationer som ljudsignaler med låg amplitud.
Dessa förstärkare används för avbildning såväl som videodatainsamling vid konditionering av höghastighetssignal.
Dessa förstärkare används i RF-kabelsystem för förstärkning av högfrekvenssignalen.

Skillnad mellan operationsförstärkare och instrumentförstärkare

De viktigaste skillnaderna mellan operationsförstärkaren och instrumentförstärkaren inkluderar följande.

En operationsförstärkare (op-amp) är en typ av en integrerad krets
Instrumentationsförstärkaren är en typ av differentialförstärkare
Instrumentationsförstärkare kan byggas med tre operativa förstärkare.
Differentialförstärkaren kan byggas med en singel operationsförstärkare .
Differensförstärkarens utgångsspänning påverkas på grund av motstånden som inte passar
Instrumentationsförstärkare erbjuder förstärkning med ett enda motstånd i sin primära fas som inte behöver en motståndsmatchning.

Således handlar det här om ett instrumentförstärkare . Av ovanstående information kan vi slutligen dra slutsatsen att detta är en väsentlig integrerad krets när vi hanterar lågspänningsförhållanden. Förstärkarens förstärkning kan ändras genom att ändra motstånden på ingångssidan. Denna förstärkare har hög ingångsmotstånd såväl som hög CMRR. Här är en fråga till dig, vad är en instrumentförstärkares huvudfunktion?