Инструментальный усилитель

редактировать

электронный усилитель, компонент схемы

Типовая схема инструментального усилителя

измерительная аппаратура (или инструментальный ) усилитель (иногда сокращенно In-Amp или InAmp ) - это тип дифференциального усилителя, который имеет были оснащены входными буферными усилителями , которые устраняют необходимость согласования входного импеданса и, таким образом, делают усилитель особенно подходящим для использования в измерительном и испытательном оборудовании. Дополнительные характеристики включают очень низкое смещение DC, низкий дрейф, низкий шум, очень высокий коэффициент усиления без обратной связи, очень высокий коэффициент подавления синфазного сигнала и очень высокие входные импедансы . Инструментальные усилители используются там, где требуются высокая точность и стабильность цепи как кратковременная, так и долговременная.

Хотя инструментальный усилитель обычно показан схематически идентичным стандартному операционному усилителю (операционный усилитель), электронный инструментальный усилитель почти всегда состоит из трех операционных усилителей. Они устроены так, что есть один операционный усилитель для буферизации каждого входа (+, -) и один для получения желаемого выхода с адекватным согласованием импеданса для функции.

Наиболее часто используемая схема инструментального усилителя - это показано на рисунке. Коэффициент усиления схемы равен

A v = V out V 2 - V 1 = (1 + 2 R 1 R усиление) R 3 R 2 {\ displaystyle {A_ {v}} = {\ frac {V _ {\ mathrm {out}}} {V_ {2} -V_ {1}}} = \ left (1+ {2R_ {1} \ over R _ {\ mathrm {gain}}} \ right) {R_ {3} \ over R_ {2}}}

{\ displaystyle {A_ { v}} = {\ frac {V _ {\ mathrm {out}}} {V_ {2} -V _ {1}}} = \ left (1+ {2R_ {1} \ over R _ {\ mathrm {gain}}} \ right) {R_ {3} \ over R_ {2}}}

Крайний правый усилитель вместе с резисторами, обозначенными $R 2 {\ displaystyle R _ {\ text {2}}}$ $R _ {{{\ text {2}}}}$ и $R 3 {\ displaystyle R _ {\ text {3}}}$ $R _ {{{\ text {3}}}}$ - это просто стандартная схема дифференциального усилителя с коэффициентом усиления = $R 3 / R 2 {\ displaystyle R _ {\ text {3}} / R _ {\ text {2}}}$ $R _ {\ text {3}} / R _ {\ text {2}}$ и дифференциальное входное сопротивление = 2 · $R 2 {\ displaystyle R _ {\ text {2}}}$ $R _ {{{\ text {2}}}}$ . Два усилителя слева - это буферы. С удалением $R gain {\ displaystyle R _ {\ text {gain}}}$ $R _ {{{\ text {усиление} }}}$ (разомкнутая цепь) они представляют собой простые буферы единичного усиления; схема будет работать в этом состоянии с усилением, равным $R 3 / R 2 {\ displaystyle R _ {\ text {3}} / R _ {\ text {2}}}$ $R _ {\ text {3}} / R _ {\ text {2}}$ и высоким входной импеданс из-за буферов. Коэффициент усиления буфера можно увеличить, поместив резисторы между входами инвертирования буфера и землей, чтобы отвести часть отрицательной обратной связи; однако использование одиночного резистора $R gain {\ displaystyle R _ {\ text {gain}}}$ $R _ {{{\ text {усиление} }}}$ между двумя инвертирующими входами является гораздо более элегантным методом: он увеличивает коэффициент усиления буфера в дифференциальном режиме. пара, оставляя синфазное усиление равным 1. Это увеличивает коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR) схемы, а также позволяет буферам обрабатывать синфазные сигналы намного большего размера без ограничения, чем было бы случай, если они были отдельными и имели одинаковую прибыль. Еще одним преимуществом метода является то, что он увеличивает коэффициент усиления с помощью одного резистора, а не пары, что позволяет избежать проблемы согласования резисторов и позволяет очень удобно изменять коэффициент усиления схемы, изменяя номинал одного резистора. Для $R gain {\ displaystyle R _ {\ text {gain}}}$ $R _ {{{\ text {усиление} }}}$ можно использовать набор переключаемых резисторов или даже потенциометр, что позволяет легко изменять усиление схемы без сложность переключения согласованных пар резисторов.

Идеальное синфазное усиление инструментального усилителя равно нулю. В показанной схеме синфазное усиление вызвано несоответствием соотношений резистора $R 2 / R 3 {\ displaystyle R _ {\ text {2}} / R _ {\ text {3} }}$ $R _ {\ text {2}} / R _ {\ text {3}}$ и несовпадением коэффициентов усиления в синфазном режиме двух входных операционных усилителей. Получение очень близко согласованных резисторов представляет собой значительную трудность при изготовлении этих схем, так же как и оптимизация синфазных характеристик.

Инструментальный усилитель также может быть построен с двумя операционными усилителями для экономии на стоимости, но должен быть более двух (+6 дБ).

Инструментальные усилители могут быть построены с отдельными операционными усилителями и прецизионными резисторами, но также доступны в форме интегральной схемы от нескольких производителей (включая Texas Instruments, Analog Devices, Linear Technology и Maxim Integrated Products ). Инструментальный усилитель на интегральной схеме обычно содержит согласованные резисторы с лазерной подстройкой и, следовательно, обеспечивает превосходное подавление синфазного сигнала. Примеры включают в себя INA128, AD8221, LT1167 и MAX4194.

инструментальные усилители, которые также могут быть спроектированы с использованием «архитектуры косвенной обратной связи по току», которая расширяет рабочий диапазон этих усилителей до отрицательной шины питания, а в некоторых случаях и положительной шины питания. Это может быть особенно полезно в системах с однополярным питанием, где отрицательная шина питания является просто заземлением цепи (GND). Примеры компонентов, использующих эту архитектуру: MAX4208 / MAX4209 и AD8129 / AD8130.

Содержание

1 Типы
- 1.1 Инструментальный усилитель без обратной связи
2 См. Также
3 Ссылки
4 Внешние ссылки

Типы

Инструментальный усилитель без обратной связи

Инструментальный усилитель без обратной связи - это дифференциальный усилитель с высоким входным импедансом, разработанный без внешней сети обратной связи. Это позволяет уменьшить количество усилителей (один вместо трех), снизить шум (резисторы обратной связи не создают тепловых шумов) и увеличить полосу пропускания (частотная компенсация не требуется). В инструментальных усилителях с прерывистой стабилизацией (или дрейфом нуля), такими как LTC2053, используется входной интерфейс переключения для устранения ошибок смещения постоянного тока и дрейфа.

См. Также

Портал электроники

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, относящиеся к Инструментальные усилители.