Apa itu Penguat Instrumentasi? Diagram Litar, Kelebihan, dan Aplikasi

Apa itu Penguat Instrumentasi? Diagram Litar, Kelebihan, dan Aplikasi

Seorang penguat instrumen adalah satu jenis IC (litar bersepadu) , terutamanya digunakan untuk menguatkan isyarat. Penguat ini berada di bawah keluarga penguat pembezaan kerana meningkatkan perbezaan antara dua input. Fungsi utama penguat ini adalah untuk mengurangkan lebihan bunyi yang dipilih oleh litar. Kapasiti untuk menolak bunyi tidak asing bagi setiap pin IC yang dikenali sebagai CMRR (nisbah penolakan mod biasa) . The penguat instrumen IC adalah komponen penting dalam merancang litar kerana ciri-cirinya seperti CMRR tinggi, gegaran gelung terbuka tinggi, drift rendah serta offset DC rendah, dll.



Apa itu Penguat Instrumentasi?

Penguat instrumentasi digunakan untuk menguatkan isyarat tahap sangat rendah, menolak isyarat bunyi dan gangguan. Contohnya ialah degupan jantung, tekanan darah, suhu, gempa bumi dan sebagainya. Oleh itu, ciri penting penguat instrumentasi yang baik adalah seperti berikut.


  • Input ke penguat instrumen akan mempunyai tenaga isyarat yang sangat rendah. Oleh itu penguat instrumentasi harus mempunyai keuntungan yang tinggi dan harus tepat.
  • Keuntungan harus mudah disesuaikan dengan menggunakan satu kawalan.
  • Ia mesti mempunyai Impedansi Input Tinggi dan Impedansi Output Rendah untuk mengelakkan pemuatan.
  • Penguat Instrumentasi semestinya mempunyai CMRR Tinggi sejak itu transduser keluaran biasanya akan mengandungi isyarat mod biasa seperti bunyi semasa dihantar melalui wayar panjang.
  • Ia juga mesti mempunyai High Slew Rate untuk menangani masa kenaikan peristiwa yang tajam dan memberikan ayunan voltan keluaran maksimum yang tidak berputar.

Instrumentation Amplifier menggunakan Op Amp

The penguat instrumen menggunakan litar op-amp ditunjukkan di bawah. The op-amp 1 & 2 adalah penguat bukan pembalik dan op-amp 3 adalah a penguat perbezaan . Ketiga op-amp ini bersama-sama, membentuk penguat instrumentasi. Output akhir penguat instrumen adalah Vout perbezaan yang diperkuat dari isyarat input yang diterapkan pada terminal input op-amp 3. Biarkan output op-amp 1 dan op-amp 2 masing-masing menjadi Vo1 dan Vo2.





Instrumentation Amplifier menggunakan Op Amp

Instrumentation Amplifier menggunakan Op Amp

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



Lihat tahap input penguat instrumentasi seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. The derivasi penguat instrumen dibincangkan di bawah.

Potensi pada nod A adalah voltan input V1. Oleh itu potensi di simpul B juga V1, dari konsep pendek maya. Oleh itu, potensi pada nod G juga V1.


Potensi pada nod D adalah voltan input V2. Oleh itu, potensi di simpul C juga V2, dari jarak pendek maya. Oleh itu, potensi pada nod H juga V2.

Tahap Input Penguat Instrumentasi

Tahap Input Penguat Instrumentasi

The kerja penguat instrumentasi adalah, Idealnya arus ke op-amp tahap input adalah sifar. Oleh itu semasa saya melalui perintang R1, Rgain, dan R1 tetap sama.

Memohon Ohm undang-undang antara nod E dan F,

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

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

Oleh kerana tidak ada arus yang mengalir ke input op-amp 1 & 2, arus I antara nod G dan H dapat diberikan sebagai,

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

Menyamakan persamaan 1 dan 2,

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

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

Keluaran penguat perbezaan diberikan sebagai,

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

Oleh itu, (Vo1 - Vo2) = (R2 / R3) Vout

Mengganti (Vo1 - Vo2) nilai dalam persamaan 3, kita dapat

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

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

Persamaan di atas memberikan voltan keluaran penguat instrumentasi.

Keuntungan keseluruhan penguat diberikan oleh istilah (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .

Peningkatan voltan keseluruhan bagi penguat instrumen dapat dikawal dengan menyesuaikan nilai perintang Rgain.

Pelemahan isyarat mod biasa untuk penguat instrumentasi disediakan oleh penguat perbezaan.

Kelebihan Instrumentation Amplifier

The kelebihan penguat instrumentasi sertakan perkara berikut.

  • Keuntungan tiga op-amp instrumentasi litar penguat boleh diubah dengan mudah dengan menyesuaikan nilai satu perintang Rgain.
  • Keuntungan penguat hanya bergantung pada perintang luaran yang digunakan.
  • Impedansi input sangat tinggi kerana konfigurasi pengikut pemancar penguat 1 dan 2
  • Impedansi output penguat instrumentasi sangat rendah kerana perbezaan penguat3.
  • CMRR bagi op-amp 3 sangat tinggi dan hampir semua isyarat mod biasa akan ditolak.

Aplikasi Penguat Instrumentasi

The aplikasi penguat instrumentasi sertakan perkara berikut.

  • Penguat ini terutama melibatkan di mana ketepatan keuntungan pembezaan tinggi diperlukan, kekuatan mesti dijaga di persekitaran yang bising, serta di mana isyarat mod biasa yang besar ada. Beberapa aplikasi adalah
  • Penguat instrumen digunakan dalam perolehan data dari o / p kecil transduser suka termokopel , pengukur regangan, ukuran Jambatan batu gandum , dan lain-lain.
  • Penguat ini digunakan dalam navigasi, perubatan, radar, dll.
  • Penguat ini digunakan untuk meningkatkan Nisbah S / N ( memberi isyarat kepada bunyi ) dalam aplikasi audio seperti isyarat audio dengan amplitud rendah.
  • Penguat ini digunakan untuk pengimejan dan juga pemerolehan data video dalam penyesuaian isyarat berkelajuan tinggi.
  • Ini penguat digunakan dalam sistem kabel RF untuk penguatan isyarat frekuensi tinggi.

Perbezaan antara Penguat Operasi dan Penguat Instrumentasi

Perbezaan utama antara penguat operasi dan penguat instrumentasi merangkumi yang berikut.

  • Seorang penguat operasi (op-amp) adalah salah satu jenis litar bersepadu
  • Penguat instrumentasi adalah salah satu jenis penguat pembezaan
  • Penguat instrumen boleh dibina dengan tiga penguat operasi.
  • Penguat pembezaan boleh dibina dengan satu penguat operasi .
  • Voltan keluaran penguat perbezaan terjejas kerana perintang yang tidak sepadan
  • Penguat instrumen menawarkan keuntungan dengan satu perintang fasa utamanya yang tidak memerlukan padanan perintang.

Oleh itu, ini semua berkaitan dengan penguat instrumen . Dari maklumat di atas, akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahawa ini adalah litar bersepadu penting semasa menangani keadaan voltan rendah. Penguatan penguat dapat diubah dengan mengubah perintang di sisi input. Penguat ini mempunyai rintangan input yang tinggi dan juga CMRR yang tinggi. Inilah soalan untuk anda, apakah fungsi utama penguat instrumentasi?