Wat is een instrumentatieversterker? Schakelschema, voordelen en toepassingen

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





Een instrumentatie versterker is een soort van IC (geïntegreerde schakeling) , voornamelijk gebruikt voor het versterken van een signaal. Deze versterker valt onder de familie van de verschilversterker omdat het de ongelijkheid tussen twee ingangen vergroot. De belangrijkste functie van deze versterker is het verminderen van overtollige ruis die door het circuit wordt gekozen. Het vermogen om ruis te weigeren is bekend bij alle IC-pinnen die bekend staan ​​als de CMRR (common-mode weigeringsverhouding) ​De instrumentatie versterker IC is een essentieel onderdeel bij het ontwerpen van het circuit vanwege zijn kenmerken zoals hoge CMRR, open-lusversterking is hoog, lage drift en lage DC-offset, enz.

Wat is een instrumentatieversterker?

Een instrumentatieversterker wordt gebruikt om zeer lage signalen te versterken en ruis en stoorsignalen te onderdrukken. Voorbeelden kunnen zijn: hartslag, bloeddruk, temperatuur, aardbevingen enzovoort. Daarom zijn de essentiële kenmerken van een goede instrumentatieversterker als volgt.




  • Ingangen naar de instrumentatie versterkers zal een zeer lage signaalenergie hebben. Daarom moet de instrumentatieversterker een hoge versterking hebben en nauwkeurig zijn.
  • De versterking moet eenvoudig kunnen worden aangepast met één enkele bediening.
  • Het moet een hoge ingangsimpedantie en een lage uitgangsimpedantie hebben om belasting te voorkomen.
  • De instrumentatieversterker zou sindsdien een hoge CMRR moeten hebben de transducer output zal gewoonlijk common mode-signalen bevatten, zoals ruis wanneer deze over lange kabels wordt verzonden.
  • Het moet ook een hoge zwenksnelheid hebben om scherpe stijgtijden van gebeurtenissen aan te kunnen en een maximale onvervormde uitgangsspanningszwaai te bieden.

Instrumentatieversterker met Op Amp

De instrumentatie versterker met op-amp circuit wordt hieronder weergegeven. De op-amps 1 & 2 zijn niet-inverterende versterkers en op-amp 3 is een verschil versterker ​Deze drie op-amps vormen samen een instrumentatieversterker. De uiteindelijke output van de instrumentatieversterker Vout is het versterkte verschil van de ingangssignalen die worden toegepast op de ingangsterminals van op-amp 3.Laat de uitgangen van op-amp 1 en op-amp 2 respectievelijk Vo1 en Vo2 zijn.

Instrumentatieversterker met Op Amp

Instrumentatieversterker met Op Amp



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

Kijk naar de ingangstrap van de instrumentatieversterker zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. De instrumentatie versterker afleiding wordt hieronder besproken.

De potentiaal op knooppunt A is de ingangsspanning V1. Vandaar dat het potentieel op knooppunt B ook V1 is, vanuit het virtuele korte concept. De potentiaal op knooppunt G is dus ook V1.


De potentiaal op knooppunt D is de ingangsspanning V2. Vandaar dat het potentieel op knooppunt C ook V2 is, vanuit de virtuele kortsluiting. De potentiaal op knooppunt H is dus ook V2.

Invoertrap van de instrumentatieversterker

Invoertrap van de instrumentatieversterker

De werking van de instrumentatieversterker is, Idealiter is de stroom naar de ingangstrap op-amps nul. Daarom de huidige ik door de weerstanden R1, Rgain en R1 blijven hetzelfde.

Toepassen De wet van Ohm tussen knooppunten E en F,

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

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

Omdat er geen stroom naar de ingang van de op-amps 1 & 2 loopt, kan de stroom I tussen de knooppunten G en H worden gegeven als,

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

Vergelijkingen 1 en 2,

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

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

De output van de verschilversterker wordt gegeven als,

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

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

Vervangen (Vo1 - Vo2) waarde in vergelijking 3, krijgen we

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

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

Deze bovenstaande vergelijking geeft de uitgangsspanning van een instrumentatieversterker.

De totale winst van de versterker wordt gegeven door de term (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain}

De totale spanningsversterking van een instrumentatie versterker kan worden gecontroleerd door de waarde van weerstand Rgain aan te passen.

De common mode signaalverzwakking voor de instrumentatieversterker wordt geleverd door de verschilversterker.

Voordelen van instrumentatieversterker

De voordelen van de instrumentatieversterker omvatten de volgende.

  • De winst van een drie op-amp instrumentatie versterkercircuit kan eenvoudig worden gevarieerd door de waarde van slechts één weerstand Rgain aan te passen.
  • De versterking van de versterker hangt alleen af ​​van de gebruikte externe weerstanden.
  • De ingangsimpedantie is erg hoog vanwege de emittervolgerconfiguraties van versterkers 1 en 2
  • De uitgangsimpedantie van de instrumentatieversterker is erg laag vanwege de verschilversterker3.
  • De CMRR van de operationele versterker 3 is erg hoog en bijna al het common mode-signaal wordt geweigerd.

Toepassingen van instrumentatieversterker

De toepassingen van de instrumentatieversterker omvatten de volgende.

  • Deze versterkers hebben voornamelijk betrekking op waar de nauwkeurigheid van een hoge differentiële versterking vereist is, de sterkte moet worden behouden in een lawaaierige omgeving, evenals waar enorme common-mode-signalen aanwezig zijn. Enkele van de toepassingen zijn
  • Instrumentatieversterkers worden gebruikt in data-acquisitie vanaf klein o / p transducers Leuk vinden thermokoppels , rekstrookjes, afmetingen van Wheatstone-brug , enz.
  • Deze versterkers worden gebruikt in navigatie, medisch, radar, etc.
  • Deze versterkers worden gebruikt om de S / N-verhouding ( signaal naar ruis in audiotoepassingen zoals audiosignalen met lage amplitude.
  • Deze versterkers worden gebruikt voor beeldvorming en voor het verzamelen van videogegevens bij het conditioneren van hogesnelheidssignalen.
  • Deze versterkers worden gebruikt in RF-kabelsystemen voor versterking van het hoogfrequente signaal.

Verschil tussen operationele versterker en instrumentatieversterker

De belangrijkste verschillen tussen de operationele versterker en instrumentatieversterker zijn de volgende.

  • Een operationele versterker (op-amp) is een soort geïntegreerd circuit
  • De instrumentatieversterker is een type differentiële versterker
  • Instrumentatieversterker kan worden gebouwd met drie operationele versterkers.
  • De verschilversterker kan met een enkele worden gebouwd operationele versterker
  • De uitgangsspanning van de verschilversterker wordt beïnvloed door de mismatch-weerstanden
  • Instrumentatieversterker biedt versterking met een enkele weerstand van de primaire fase die geen weerstandsaanpassing nodig heeft.

Dit gaat dus allemaal over een instrumentatie versterker ​Uit de bovenstaande informatie kunnen we ten slotte concluderen dat dit een essentiële geïntegreerde schakeling is bij het omgaan met laagspanningsomstandigheden. De versterking van de versterker kan worden gewijzigd door de weerstanden aan de ingangszijde te veranderen. Deze versterker heeft een hoge ingangsweerstand en een hoge CMRR. Hier is een vraag voor jou, wat is de belangrijkste functie van een instrumentatieversterker?