Der Instrumentationsverstärker

der Instrumentenverstärker (Elektronik Kurs) (Juli 2019).

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Anonim

Der Instrumentationsverstärker

Kapitel 8 - Operationsverstärker


Wie zuvor vorgeschlagen, ist es vorteilhaft, in der Lage zu sein, die Verstärkung der Verstärkerschaltung einzustellen, ohne mehr als einen Widerstandswert ändern zu müssen, wie es bei dem vorherigen Aufbau des Differenzverstärkers erforderlich ist. Die sogenannte Instrumentierung baut auf der letzten Version des Differenzverstärkers auf, um uns diese Fähigkeit zu geben:

Diese Einschreckschaltung besteht aus einer gepufferten Differenzverstärkerstufe mit drei neuen Widerständen, die die beiden Pufferschaltungen miteinander verbinden. Berücksichtigen Sie, dass alle Widerstände bis auf R- Verstärkung gleich groß sind . Die negative Rückkopplung des oberen linken Operationsverstärkers bewirkt, dass die Spannung an Punkt 1 (Spitze der R- Verstärkung ) gleich V 1 ist . In ähnlicher Weise wird die Spannung am Punkt 2 (unterer Bereich der R- Verstärkung ) auf einem Wert gehalten, der gleich V2 ist. Dies erzeugt einen Spannungsabfall über die R- Verstärkung, der gleich der Spannungsdifferenz zwischen V 1 und V 2 ist . Dieser Spannungsabfall verursacht einen Strom durch die R- Verstärkung, und da die Rückkopplungsschleifen der zwei Eingangsoperationsverstärker keinen Strom ziehen, muss die gleiche Menge an Strom durch die R- Verstärkung durch die zwei "R" -Widerstände über und unter diesen fließen. Dies erzeugt einen Spannungsabfall zwischen den Punkten 3 und 4 gleich:

Der reguläre Differenzverstärker auf der rechten Seite der Schaltung nimmt dann diesen Spannungsabfall zwischen den Punkten 3 und 4 und verstärkt ihn um eine Verstärkung von 1 (unter der Annahme, dass alle "R" Widerstände gleichwertig sind). Obwohl dies nach einer mühsamen Methode zum Aufbau eines Differenzverstärkers aussieht, hat es die entscheidenden Vorteile, extrem hohe Eingangsimpedanzen an den Eingängen V 1 und V 2 zu besitzen (weil sie direkt mit den nichtinvertierenden Eingängen ihrer jeweiligen Operationsverstärker verbunden sind), und einstellbare Verstärkung, die durch einen einzelnen Widerstand eingestellt werden kann. Wenn wir die obige Formel ein wenig manipulieren, haben wir einen allgemeinen Ausdruck für die Gesamtspannungsverstärkung im Instrumentenverstärker:

Auch wenn es durch das Betrachten des Schaltplans nicht offensichtlich ist, können wir die differentielle Verstärkung des Instrumentenverstärkers ändern, indem wir einfach den Wert eines Widerstands ändern: R gain . Ja, wir könnten immer noch die Gesamtverstärkung ändern, indem wir die Werte einiger anderer Widerstände ändern, aber dies würde ausgeglichene Widerstandswertänderungen erfordern, damit die Schaltung symmetrisch bleibt. Bitte beachten Sie, dass die niedrigste Verstärkung, die mit der obigen Schaltung möglich ist, bei vollständig geöffneter R- Verstärkung (unendlicher Widerstand) erhalten wird und dieser Verstärkungswert 1 ist.

  • REZENSION:
  • Ein Instrumentenverstärker ist eine differenzielle Operationsverstärkerschaltung, die hohe Eingangsimpedanzen mit einfacher Verstärkungseinstellung durch die Variation eines einzelnen Widerstands bereitstellt.