仪表放大器

定义：一种特殊类型的放大器习惯了放大极低级别的信号被称为仪表放大器。它基本上是一个差分放大器，执行输入信号的差异的放大。

它具有高CMMR，提供高输入阻抗，消耗更少的电源。CMMR.代表共模抑制比，它是拒绝不需要的信号的能力。

它也被称为数据放大器。如今，它已成为现代测试仪器的元素部分。

需要仪表放大器

为了产生优质产品，精确测量物理量。如温度，压力和湿度是工业和控制系统的要求。

换能器是用于测量物理量的装置。它将一种形式的能量转换为另一种形式。换能器基本上将物理量转化为其电气形式。然后使用这些电信号来操作系统的其他单元。

但是，换能器产生低电平信号。由于这些信号没有能力来控制系统的另一个阶段。因此，需要执行这种信号的放大。

此外，当我们谈论长距离信号传输时，这些信号由于噪音和大气干扰而高度扭曲。

正常信号放大器并不非常适合此处。为了消除噪声效果，放大单元必须具有高值的共模抑制比。这是通过仪表放大器实现的。

仪表放大器电路设计

仪表放大器的3个OP-AMP电路提供高输入阻抗，以便从换能器具有适当的信号测量。

下图显示了3个OP-AMP仪表放大器的电路：

第一阶段只不过是电压跟随器，第二级是差分放大器。

电压跟随器单元由2个缓冲放大器组成，具有高输入阻抗。

让我们首先导出第1阶段的条件：

在上述电路的输入，电流流动可以表示为：

让，五_12.- V._11.= V._ID

：V._ID表示输入差电压

在上述电路的第一阶段应用KVL，

IR.₂+ i（2r₁）+ IR.₂= V._O2.- V._O1.

2IR.₂+ 2IR.₁= V._O2.- V._O1.

用上述等式代替i的值，

简化我们得到，

像常见一样，我们得到，

上述电路的输出为V._O.，可以写成

我们最近确定了V的等式_O2.- V._O1.

将其值替换为上述等式。我们得到，

这是仪表放大器整体输出电压的等式。

良好的仪表放大器的规格

最近我们讨论过，为什么我们需要仪表放大器？因此，现在让我们讨论理想仪表放大器的要求是什么。

准确稳定的收益：

由于设备放大了非常低电平的信号，因此其基本需求是其增益必须有限且准确。通常，增益位于1到100的范围内。

轻松获得调整：

当我们谈论收益时。那么重要的是，它在指定的限制内变化正常。通常，使用电位器或使用像JFET和MOSFET等开关进行调整增益。

高cmmr.：

无限CMMR是仪表放大器的最优选的范围。随着换能器的输出在其长距离传输期间具有大的共模噪声信号。

仪表放大器必须完全消除共模噪声分量，以便仅放大输入的差异。

高输入阻抗：

优选具有几乎无限的输入阻抗值，以避免输入的加载效果。

低输出阻抗：

必须通过仪表放大器展示输出处的阻抗的低值。在理想情况下，假设约为0以避免加载。

低时间和温度漂移：

为了具有所需的输出，总是建议使用设备的各种特性和元素，不得随时间变化或温度而变化。

低功耗：

对于任何设备，始终建议它必须高效。因此，仪表放大器还必须消耗更少的电源。

差分输入：

为了具有所需的放大，该装置必须仅放大输入信号的差异。

高压速率：

压摆率为我们提供了关于输出电压的变化与所施加的输入的任何变化。因此，对于仪表放大器，转换速率必须高。

仪表放大器的优点

• 它提供高CMMR。
• 仪表放大器具有高输入和低输出阻抗。
• 它消耗更少的力量。

仪表放大器的缺点

• 如我们所知，该设备执行要在长距离传输的低电平信号的放大。但有时由于长距离而导致由于噪声效应，最初传输的信号变得高度扭曲。

仪表放大器的应用

仪表放大器都可以用作温度控制器以及温度指示器。这种放大器用于显示输出的变化，其温度相应的变化。

它还发现了模拟体重缩放和光强度计的应用。它还用于控制电流和电压。