An műszeres erősítő egyfajta IC (integrált áramkör) , főleg egy jel erősítésére szolgál. Ez az erősítő a differenciálerősítő családjába tartozik, mert növeli a két bemenet közötti különbséget. Ennek az erősítőnek a fő feladata az áramkör által választott többletzaj csökkentése. A zaj visszautasításának képessége ismeretes minden IC érintkezõ számára, amelyek a CMRR (közös módú elutasítási arány) . A műszeres erősítő IC alapvető jellemzője az áramkör megtervezésének olyan jellemzői miatt, mint a magas CMRR, a nyitott hurok erősítése magas, alacsony sodródás, valamint alacsony DC eltolás stb.
Mi az a műszeres erősítő?
Műszeres erősítőt használnak nagyon alacsony szintű jelek erősítésére, elutasítva a zaj- és interferenciajeleket. Ilyenek lehetnek a szívverés, a vérnyomás, a hőmérséklet, a földrengések és így tovább. Ezért a jó műszeres erősítő alapvető jellemzői a következők.
- Bemenetek a műszeres erősítők nagyon alacsony jelenergia lesz. Ezért a műszeres erősítőnek nagy erősítésűnek és pontosnak kell lennie.
- Az erősítésnek könnyen beállíthatónak kell lennie egyetlen vezérléssel.
- A terhelés megakadályozása érdekében magas bemeneti és alacsony kimeneti impedanciával kell rendelkeznie.
- A Instrumentation erősítőnek magas CMRR-értékkel kell rendelkeznie a jelátalakító a kimenet általában olyan közös üzemmódú jeleket tartalmaz, mint például a zaj, amikor hosszú vezetékeken továbbítják.
- Magas fordulatszámmal kell rendelkeznie ahhoz, hogy kezelje az események éles emelkedési idejét és maximálisan torzulatlan kimeneti feszültségingadozásokat biztosítson.
Műszeres erősítő Op erősítővel
A műszeres erősítő segítségével op-amp áramkör alább látható. A op-erősítők Az 1 és 2 nem invertáló erősítők, az op-amp 3 pedig a különbség erősítő . Ez a három op-erősítő együttesen műszererősítőt alkot. A műszeres erősítő végső kimenete a Vout az op-amp 3 bemeneti kapcsaira alkalmazott bemeneti jelek erősített különbsége. Hagyja, hogy az op-amp 1 és az op-amp 2 kimenetei legyenek Vo1 és Vo2.
Műszeres erősítő Op erősítővel
Azután, Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)
Nézze meg a műszeres erősítő bemeneti fokozatát az alábbi ábra szerint. A műszeres erősítő levezetése az alábbiakban tárgyaljuk.
Az A csomópontban lévő potenciál a V1 bemeneti feszültség. Ezért a B csomópontban lévő potenciál V1 is, a virtuális rövid koncepció alapján. Így a G csomópontban lévő potenciál szintén V1.
A D csomópontban lévő potenciál a V2 bemeneti feszültség. Ezért a C csomópontban lévő potenciál V2 is, a virtuális rövidtől számítva. Így a H csomópontban lévő potenciál szintén V2.
A műszererősítő bemeneti szakasza
A a műszeres erősítő működése Ideális esetben a bemeneti op-amper áramerőssége nulla. Ezért a jelenlegi I keresztül az ellenállások R1, Rgain és R1 ugyanaz marad.
Jelentkezés Ohm törvénye az E és F csomópont között,
I = (Vo1-Vo2) / (R1 + Rgain + R1) ………………………. (1)
I = (Vo1-Vo2) / (2R1 + Rgain)
Mivel az 1 és 2 op-erősítők bemenetére nem folyik áram, az I áram a G és H csomópontok között adható meg,
I = (VG-VH) / Rgain = (V1-V2) / Rgain ……………………….(két)
Az 1. és 2. egyenlet egyenlősége,
(Vo1-Vo2) / (2R1 + Rgain) = (V1-V2) / Rgain
(Vo1-Vo2) = (2R1 + Rgain) (V1-V2) / Rgain ………………………. (3)
A különbségerősítő kimenete a következő,
Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)
Ebből adódóan, (Vo1 - Vo2) = (R2 / R3) Vout
Helyettesítés (Vo1 - Vo2) értéket a 3. egyenletben megkapjuk
(R2 / R3) Vout = (2R1 + Rgain) (V1-V2) / Rgain
azaz Vout = (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} (V1-V2)
Ez a fenti egyenlet megadja a műszeres erősítő kimeneti feszültségét.
Az erősítő teljes erősítését a kifejezés adja (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .
A teljes feszültségnövekedés műszeres erősítő az Rgain ellenállás értékének beállításával vezérelhető.
A műszeres erősítő közös módú jelcsillapítását a különbségerősítő biztosítja.
A műszererősítő előnyei
A a műszeres erősítő előnyei a következőket tartalmazzák.
- Három op-erősítő erősítése hangszerelés erősítő áramkör csak egy Rgain ellenállás értékének beállításával könnyen változtatható.
- Az erősítő erősítése csak az alkalmazott külső ellenállásoktól függ.
- A bemeneti impedancia nagyon magas az 1. és 2. erősítő emitterkövető konfigurációinak köszönhetően
- A műszeres erősítő kimeneti impedanciája a különbségerősítő miatt3 nagyon alacsony.
- A CMRR a op-amp A 3. ábra nagyon magas, és a közös módú jelek szinte mindegyike elutasításra kerül.
A műszererősítő alkalmazásai
A a műszererősítő alkalmazásai a következőket tartalmazzák.
- Ezek az erősítők főleg ott foglalnak helyet, ahol a nagy differenciálerősítés pontossága szükséges, az erőt meg kell őrizni zajos környezetben, valamint ott, ahol hatalmas közös módú jelek vannak. Néhány alkalmazás az
- Hangszeres erősítőket használnak adatgyűjtés a kis o / p-ból átalakítók tetszik hőelemek , nyúlásmérők, mérések Wheatstone híd stb.
- Ezeket az erősítőket navigációs, orvosi, radar stb.
- Ezeket az erősítőket használják a S / N arány ( jel zaj ) audio alkalmazásokban, mint például az alacsony amplitúdójú hangjelek.
- Ezeket az erősítőket képalkotáshoz, valamint videó adatgyűjtéshez használják a nagysebességű jel kondicionálásakor.
- Ezek erősítők az RF kábelrendszerekben használják a nagyfrekvenciás jel erősítésére.
Különbség az üzemi erősítő és a műszeres erősítő között
A műveleti erősítő és a műszeres erősítő közötti legfontosabb különbségek a következők.
- An operációs erősítő (op-amp) egyfajta integrált áramkör
- A műszeres erősítő a differenciálerősítők egyik típusa
- A műszeres erősítő három operációs erősítővel építhető fel.
- A differenciálerősítő egyetlen kivitelben építhető fel műveleti erősítő .
- A különbségerősítő kimeneti feszültségét a nem megfelelő ellenállások befolyásolják
- A műszeres erősítő az elsődleges fázis egyetlen ellenállásával nyújt erősítést, amelyhez nincs szükség ellenállás-egyeztetésre.
Így mindez egy műszeres erősítő . A fenti információk alapján végül arra következtethetünk, hogy ez egy elengedhetetlen integrált áramkör, miközben kisfeszültségű viszonyokkal foglalkozunk. Az erősítő erősítése a bemeneti oldalon lévő ellenállások cseréjével változtatható. Ennek az erősítőnek nagy a bemeneti ellenállása, valamint magas a CMRR-je. Itt van egy kérdés az Ön számára, mi a műszeres erősítő fő funkciója?
