Μια σημαντική επισκόπηση του ενισχυτή οργάνων | 3- Op-amp ως ενισχυτής οργάνων

Ενισχυτές οργάνων

Εικόνα από: ΖέφυρηςEPROM Microchip SuperMacroCC BY-SA 3.0

Σημεία συζήτησης: Ενισχυτής οργάνων

Εισαγωγή στον ενισχυτή οργάνων

Ένας ενισχυτής οργάνων είναι ένας συγκεκριμένος τύπος ενισχυτή που προέρχεται από την ικανοποίηση ορισμένων συγκεκριμένων σκοπών. Ο ενισχυτής οργάνων παρέχει υψηλότερο κέρδος, υψηλό CMRR (λόγος απόρριψης κοινής λειτουργίας) και υψηλή αντίσταση εισόδου. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι προσπαθεί να διαθέτει τα περισσότερα από τα χαρακτηριστικά ενός ιδανικού op-amp.

Ένας ενισχυτής οργάνων καλείται συχνά ως In-Amp ή InAmp. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει λεπτομερώς σχετικά με το κύκλωμα, το σχεδιασμό, τους τύπους και τις εξισώσεις που σχετίζονται με τον ενισχυτή οργάνων.

Ενισχυτής οργάνων 3 Op-Amp

Ένας τυπικός ενισχυτής Instrumentation αποτελείται από 3 κανονικούς op-amp. Δύο από αυτά χρησιμοποιούνται σε ένα στάδιο, ενώ το άλλο χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό ενός σταδίου. Και οι τρεις ενισχυτές λειτουργούν ως διαφορικός ενισχυτής και όλοι τους συνδέονται με αρνητικά σχόλια. Καθώς οι ενισχυτές οργάνων αποτελούνται από 3 ενισχυτές, συχνά καλούνται τρεις ενισχυτές op-amp.

Κύκλωμα ενισχυτή οργάνων

Η παρακάτω εικόνα αντιπροσωπεύει ένα τυπικό διάγραμμα κυκλώματος ενός ενισχυτή οργάνων. Παρατηρήστε προσεκτικά την εικόνα καθώς πρόκειται να αναφέρουμε τη φωτογραφία για το υπόλοιπο άρθρο.

Ενισχυτής οργάνων
Ενισχυτής οργάνων

Οι τάσεις εισόδου είναι Vi1 και Vi2.

Οι αντιστάσεις είναι R1 (2), R2 (2), R3, R4 (2).

Η τάση στους ακροδέκτες Α και Β είναι VA και VB, αντίστοιχα.

Το ρεύμα μέσω των κλάδων R4, R3 και R4 είναι I.

Η έξοδος του ενισχυτή -1 είναι η Vo1 και η έξοδος του ενισχυτή -2 είναι η Vo2.

Η έξοδος του 3rd ο ενισχυτής είναι Vout.

Σχεδίαση ενισχυτή οργάνων

Ένας ενισχυτής οργάνων είναι ένας συνδυασμός 3 τυπικών ενισχυτών. Συνδέονται με συγκεκριμένη σειρά για την κατασκευή ενός ενισχυτή οργάνων. Μπορούμε να διαχωρίσουμε το σχεδιασμό του ενισχυτή οργάνων σε δύο μέρη.

Το πρώτο μέρος είναι «Δύο είσοδοι και δύο έξοδοι». Συνδέονται δύο τυπικοί λειτουργικοί ενισχυτές, όπως φαίνεται στο σχήμα κυκλώματος ενισχυτή. Και στους δύο παρέχονται αρνητικά σχόλια καθώς σταθεροποιεί περισσότερο το κύκλωμα. Η έξοδος και των δύο ενισχυτών συνδέεται με τρεις αντιστάσεις.

Το δεύτερο μέρος είναι ένα βασικό «Διαφορικός ενισχυτής". Η έξοδος και των δύο προηγούμενων ενισχυτών ενεργεί ως είσοδος για τον τελευταίο ενισχυτή. Οι έξοδοι συνδέονται με δύο ίδιες πολύτιμες αντιστάσεις με τον ενισχυτή. Το θετικό τμήμα είναι γειωμένο και η αρνητική ανάδραση σχετίζεται με το αρνητικό τερματικό και το o / p αυτού του op-amp είναι η τελική έξοδος του ενισχυτή οργάνων.

Παραγωγή Παραγωγικού Ενισχυτή

Ας αντλήσουμε τις λειτουργικές εξισώσεις και τύπους για τον ενισχυτή οργάνων. Για να εξάγουμε τις εξισώσεις, ενημερώστε μας τι συμβαίνει σε ολόκληρο τον ενισχυτή οργάνων. Όπως έχουμε αναφέρει προηγουμένως, ο διαχωρισμός δύο σταδίων, θα τον υπολογίσουμε εν μέρει.

Στο πρώτο στάδιο, η είσοδος παρέχεται στους μη αναστρέψιμους ακροδέκτες και των δύο ενισχυτών. Ο ενισχυτής είναι διαφορικοί ενισχυτές. Έτσι, ανακαλύπτουν τη διαφορά μεταξύ των δεδομένων τάσεων εισόδου. Τώρα, ανατρέξτε στο διάγραμμα κυκλώματος. οι τάσεις εισόδου είναι Vi1 και Vi2. Ο ακροδέκτης αναστροφής του κυκλώματος συνδέεται με αρνητική ανάδραση από την έξοδο των ενισχυτών. Ας πούμε ότι οι ακροδέκτες αντιστροφής και των δύο ενισχυτών έχουν δυναμικό VA και VB, αντίστοιχα. Εμφανίζονται στον κόμβο που συνδέεται με τις γραμμές αντίστασης και τον κλάδο.

Λαμβάνοντας υπόψη τις εικονικές εργασίες βραχυκυκλώματος, οι ακροδέκτες Α και Β λαμβάνουν την ίδια ποσότητα τάσης με τις εισόδους. Έτσι, μπορούμε να πούμε, VA = Vi1, VB = Vi2. Όλο το στάδιο λειτουργεί σαν διαφορικός ενισχυτής. Αυτό σημαίνει ότι η διαφορά μεταξύ της τάσης των δύο εισόδων θα ενισχυθεί στην έξοδο. Η έξοδος θα είναι και πάλι οι διαφορές μεταξύ της τάσης των δύο εξόδων. Αυτό μπορεί να εκφραστεί ως εξής:

Vo1 - Vo2 = k (Vi1 - Vi2)

Εδώ το k είναι το κέρδος του ενισχυτή.

Στο δεύτερο στάδιο, η διαφορά των ενισχυτών τροφοδοτείται ως είσοδος για τον ενισχυτή. Ο ενισχυτής σε αυτό το στάδιο λειτουργεί απλά σαν ένας τυπικός ενισχυτής. Οι αντιστάσεις συνδέονται με τις πληροφορίες που έχουν τις ίδιες τιμές με τις απαιτήσεις των διαφορικών ενισχυτών. Το τερματικό αντιστροφής συνδέεται με τη γείωση και ο ενισχυτής έχει όμως εικονική γείωση. Στην επόμενη ενότητα, θα αντλήσουμε τους μαθηματικούς υπολογισμούς για έναν ενισχυτή οργάνων.

Εξίσωση ενισχυτή οργάνων

Οι τάσεις εισόδου είναι Vi1 και Vi2.

Εάν η εικονική συντόμευση λειτουργεί, τότε VA = Vi1 και VB = Vi2

Τώρα, δεν υπάρχει ροή ρεύματος από τα Α και Β στον κλάδο αντίστασης. Υπάρχει μόνο ένα τυπικό ρεύμα μέσω του κλάδου, και αυτό είναι το ρεύμα I. Το «I» δίνεται ως:

I = (Vi1 - Vi2) / R3.

Το τρέχον «I» μπορεί επίσης να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ανάλυση κόμβου. Έρχεται ως εξής.

I = (Vo1 - Vo2) / (R4 + R3 + R4)

Ή, (Vo1 - Vo2) = (Vi1 - Vi2) * (R3 + 2R4) / R3

Η παραπάνω εξίσωση εξηγεί τη λειτουργία του πρώτου σταδίου. Για το δεύτερο στάδιο, η έξοδος του op-amp είναι η τελική έξοδος του ενισχυτή οργάνων.

Από τη λειτουργία ενός ενισχυτή διαφοράς, μπορούμε να το γράψουμε αυτό,

Vout = (R2 / R1) x (Vo2 - Vo1)

Ή, Vout = (R2 / R1) x (R3 + 2R4) x (Vi1 - Vi2) / R3

Αυτή είναι η εξίσωση ενισχυτή οργάνων ή η εξίσωση εξόδου ενός ενισχυτή οργάνων. Τώρα, ανατρέξτε στην ενότητα παραγώγων αυτού του άρθρου. Vo1 - Vo2 = k (Vi1 - Vi2). Η ληφθείσα εξίσωση είναι στην ίδια μορφή.

Κέρδος ενισχυτή οργάνων

Το κέρδος του ενισχυτή αναφέρεται ως ο παράγοντας με τον οποίο ο ενισχυτής ενισχύει το σήμα εισόδου. Οι τιμές αντίστασης αντιπροσωπεύουν το κέρδος ενός ενισχυτή οργάνων. Το κέρδος εξαρτάται επίσης από τον τύπο των σχολίων που χρησιμοποιούνται. Τα θετικά σχόλια παρέχουν υψηλότερο κέρδος, ενώ τα αρνητικά σχόλια παρέχουν καλύτερες σταθερότητες του συστήματος.

Η γενική εξίσωση του ενισχυτή οργάνων είναι Vo1 - Vo2 = k (Vi1 - Vi2), που αντιπροσωπεύει το κέρδος ως: «k».

Τύπος φόρτισης ενισχυτή οργάνων

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το κέρδος του ενισχυτή μπορεί να προκύψει από την εξίσωση εξόδου του ενισχυτή. Η εξίσωση εξόδου έχει ως εξής:

Vout = (R2 / R1) x (R3 + 2R4) x (Vi1 - Vi2) / R3

Σύγκριση αυτής της εξίσωσης με την ακόλουθη εξίσωση:

Vo1 - Vo2 = k (Vi1 - Vi2)

Μπορούμε να γράψουμε,

k = (R2 / R1) x (R3 + 2R4) / R3, αυτός είναι ο τύπος κέρδους ενισχυτή οργάνων.

Ενισχυτής Οργάνου IC

Οι τυπικοί ενισχυτές συσκευάζονται μέσω ολοκληρωμένου κυκλώματος ή IC. Έτσι, εάν θέλουμε να δημιουργήσουμε έναν ενισχυτή Instrumental χρησιμοποιώντας κανονικά op-amp, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε IC-op. Υπάρχει επίσης ένα ξεχωριστό IC διαθέσιμο για ενισχυτές οργάνων. Δεν χρειάζεται να συνδέσετε ένα op-amp με ένα άλλο. Αυτοί οι τύποι IC χρησιμοποιούνται στο εμπόριο όπου χρησιμοποιούνται περισσότεροι αριθμοί IC ταυτόχρονα.

Ενότητα ενισχυτή οργάνων

Οι ενότητες ενισχυτών οργάνων είναι ένας συνδυασμός μερικών ηλεκτρονικών συσκευών, και το κύριο από αυτά είναι οι ενισχυτές οργάνων. Δύο από τους εξαιρετικούς ενισχυτές οργάνων είναι οι AD623, AD620.

Οι μονάδες χρησιμοποιούνται ρητά σε συσκευές ιατρικής μηχανικής χαμηλής ισχύος, ενισχυτή σήματος χαμηλής ισχύος, θερμοστοιχεία. Μερικά από τα χαρακτηριστικά είναι - α) Παρέχει υψηλότερο κέρδος, β) Καλύτερη σταθερότητα, γ) Χαμηλή ισχύς d) Υψηλή ακρίβεια.

Λίστα ολοκληρωμένου Ενισχυτή Οργάνων

Καθώς ένας ενισχυτής οργάνων μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας διαφορετικά IC, έχουμε δημιουργήσει μια λίστα με όλα τα IC που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για Instrumental Amplifiers. Οι αριθμοί IC δίνονται στη λίστα.

Όνομα του ICΠροδιαγραφή ICΣχόλια
Ενισχυτής οργάνωνINA128Μονό τσιπ.
Ενισχυτής διπλής οργάνωσηςINA2128IC 16 ακίδων
Τυπικό Op-AmpLM324Η IC είχε τέσσερις ενισχυτές.
Ενισχυτής οργάνωνAD623Οκτώ ακροδέκτες IC με έναν μόνο ενισχυτή οργάνων
Ενισχυτής οργάνων ακριβείαςAD624IC 16 ακίδων  
τελεστικος ΕΝΙΣΧΥΤΗΣIC741Τεσσάρων ακίδων IC και λειτουργεί ως μία μονάδα του op-amp.

Κυψέλη φόρτωσης ενισχυτή οργάνων

Η απόδοση του ενισχυτή οργάνων αυξάνεται σταδιακά κατά τη σύνδεση του στοιχείου φόρτωσης. Ο ενισχυτής παρέχει υψηλότερη CMRR, υψηλότερες αντίσταση εισόδου και βελτιώνει έτσι την απόδοση. Η λεπτομερής σύνδεση για τον ενισχυτή οργάνων με το στοιχείο φόρτωσης φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Τάση μετατόπισης ενισχυτή οργάνων

Κάθε op-amp έχει την τάση μετατόπισης. Η τάση μετατόπισης ορίζεται ως η ανάγκη ανάγκης τάσης που πρέπει να εφαρμοστεί μεταξύ δύο εισόδων για να ακυρωθεί η διαφορά μεταξύ τους και αυτή η τιμή μετατόπισης κάθε op-amp καθορίζεται στο φύλλο δεδομένων που παρέχεται από τον κατασκευαστή. Για ενισχυτές οργάνων, η τάση μετατόπισης είναι σημαντικά μικρότερη, κάτι που είναι επιθυμητό.

Κυματομορφή εξόδου ενισχυτή οργάνων

Για να παρατηρήσουμε την έξοδο ενός ενισχυτή οργάνων, πρέπει να το συνδέσουμε με ένα CRO (Cathode Ray Oscilloscope). Παρέχουμε είσοδο ως ημιτονοειδή κύματα ως δύο σήματα εισόδου και η εργασία μετράται από τον τελευταίο ενισχυτή. Οι ομοαξονικοί ανιχνευτές συνδέονται με τους πείρους για να παρατηρήσουν την κυματομορφή εξόδου. Η παρακάτω εικόνα απεικονίζει την έξοδο. Η έξοδος είναι η ενισχυμένη διαφορά μεταξύ των εφαρμοζόμενων τάσεων εισόδου.

Κυματομορφή εξόδου

 

Λειτουργία μεταφοράς ενισχυτή οργάνων

Η λειτουργία μεταφοράς ενός συστήματος αναφέρεται στη διαδικασία που περιγράφει ή παρέχει έξοδο για κάθε είσοδο. Καθώς ο ενισχυτής παίρνει δύο εισόδους και τις ενισχύει, η λειτουργία μεταφοράς θα αντικατοπτρίζει το ίδιο. Η συνάρτηση μεταφοράς μπορεί να γραφτεί ως:

Vo1 - Vo2 = k (Vi1 - Vi2)

Εδώ τα Vi1 και Vi2 είναι οι δύο είσοδοι και το k είναι το κέρδος.

Ενισχυτής διπλής οργάνωσης

Ένας ενισχυτής διπλής οργάνωσης είναι ένας ειδικός τύπος ενισχυτή οργάνων με μεγάλη ακρίβεια. Έχει σχεδιαστεί με έναν συγκεκριμένο τρόπο για να παρέχει υψηλό κέρδος, μεγαλύτερη ακρίβεια από ένα ελάχιστο μέγεθος IC. Έχει επίσης χαμηλή τάση μετατόπισης. Για μεγαλύτερο εύρος ζώνης και συνδεδεμένη εξωτερική αντίσταση, ο διπλός ενισχυτής μπορεί να προσφέρει κέρδος έως 10,000.

Το INA2128 IC χρησιμοποιείται ως ενισχυτής διπλού οργάνου. Μερικές από τις σημαντικές εφαρμογές του ενισχυτή διπλής οργάνωσης είναι ενισχυτές αισθητήρων, συσκευές ιατρικής μηχανικής και εξοπλισμός που λειτουργεί με μπαταρίες.

Ενισχυτής Οργάνωσης εναντίον Ενισχυτής Λειτουργίας

Σημεία αναφοράςτελεστικος ΕΝΙΣΧΥΤΗΣΕνισχυτής οργάνων
Βασική δομήΔημιουργία τρανζίστορ διπολικών συνδέσμων ή τρανζίστορ πεδίου εφέ πεδίου μετάλλου οξειδίου.Η συσσώρευση τριών διαφορικών ενισχυτών
ΚέρδοςΚανονικό κέρδοςΥψηλότερο κέρδος
Σύνδεση BufferΈνας λειτουργικός ενισχυτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει ένα κύκλωμα buffer.Ένα κύκλωμα buffer είναι μέρος ολόκληρου του κυκλώματος.
Προδιαγραφές ICIC741AD623

Οφέλη και μειονεκτήματα ενισχυτή οργάνων

Το Instrumentation Amplifiers αναπτύχθηκε για να αποκτήσει περισσότερα πλεονεκτήματα έναντι των τυπικών διαφορικών ενισχυτών. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ενισχυτές οργάνων χρησιμοποιούνται στις περισσότερες εμπορικές εφαρμογές. Αλλά έχει και μερικά πλεονεκτήματα. Ας συζητήσουμε μερικά από τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των ενισχυτών οργάνων.

Πλεονεκτήματα

1. Ακρίβεια και ακρίβεια στη μέτρηση: Οι ενισχυτές οργάνων χρησιμοποιούνται για σκοπούς δοκιμής και μέτρησης. Οι ενισχυτές οργάνων δεν χρειάζεται να ταιριάζουν με τις αντίσταση εισόδου. Γι 'αυτό είναι τόσο χρήσιμα για δοκιμές. Οι καλύτερες παραμετρικές τιμές όπως υψηλότερη CMRR, υψηλή αντίσταση εισόδου κερδίζουν επίσης πλεονεκτήματα.

2. Κέρδος: Οι ενισχυτές οργάνων παρέχουν μεγαλύτερες τιμές για κέρδος ανοιχτού βρόχου. Είναι ένα σαφέστερο πλεονέκτημα που είναι επίσης απαραίτητη προϋπόθεση για τους ενισχυτές.

3. Σταθερότητα του συστήματος: Μέσα στους ενισχυτές οργάνων, όλα τα κανονικά op-amp συνδέονται με αρνητική ανάδραση. Όπως γνωρίζουμε, η αρνητική ανάδραση σταθεροποιεί το σύστημα. Η σταθερότητα του ενισχυτή οργάνων είναι επίσης υψηλή.

4. Επεκτασιμότητα: Οι ενισχυτές οργάνων είναι απίστευτα επεκτάσιμοι. Παρέχει την επιλογή κλιμάκωσης του σήματος στο επίπεδο εισόδου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η συνολική ενίσχυση είναι πολύ μεγαλύτερη από άλλους ενισχυτές. Το εύρος κλιμάκωσης είναι επίσης υψηλό για αυτόν τον λόγο.

5. Προσβασιμότητα: Οι ενισχυτές οργάνων έρχονται σε IC. Υπάρχουν οκτώ ακροδέκτες IC είναι διαθέσιμα. Έτσι, είναι ευκολότερο να χειριστείτε και να χρησιμοποιήσετε. Επίσης, δεν υπάρχουν πολλοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν κατά τη διάρκεια της ενίσχυσης. Ο χρήστης πρέπει απλώς να γνωρίζει καλά το σήμα εισόδου. Ας βρούμε τα μειονεκτήματα των ενισχυτών οργάνων.

Μειονεκτήματα

1. Ο ενισχυτής οργάνων υποφέρει από το ζήτημα της μετάδοσης μεγάλης εμβέλειας. Ο ενισχυτής τείνει να αναμιγνύει τα αρχικά σήματα με τους θορύβους εάν το σήμα εισόδου αποστέλλεται για εκτεταμένο εύρος επικοινωνίας. Το πρόβλημα μπορεί να επιλυθεί εάν ο τύπος καλωδίου μπορεί να είναι αυτοσχεδιασμένος έτσι ώστε ο θόρυβος να ακυρωθεί στο αρχικό στάδιο ή να μην εισέλθει θόρυβος στη γραμμή μεταφοράς.

Χαρακτηριστικά ενισχυτή οργάνων

Ας ρίξουμε μια ματιά στα χαρακτηριστικά των ενισχυτών οργάνων με μια ματιά.

  • Οι ενισχυτές οργάνων είναι διαφορικοί ενισχυτές που αποτελούνται από τρία op-amp.
  • Παρέχει υψηλότερο κέρδος ανοικτού βρόχου από τους τυπικούς op-amp
  • Έχει υψηλότερη CMRR, υψηλότερη αντίσταση εισόδου, χαμηλές τάσεις μετατόπισης, χαμηλότερες αντίσταση εξόδου, καθιστώντας την κοντά στο ιδανικό op-amp.
  • Οι ενισχυτές οργάνων παρέχουν μεγαλύτερη ακρίβεια και ακρίβεια όταν χρησιμοποιούνται σε δοκιμές και μετρήσεις.
  • Οι ενισχυτές οργάνων διατίθενται σε IC για εμπορικούς σκοπούς.

Ενισχυτής οργάνων 2 op amp

Οι τυπικοί ενισχυτές οργάνων αποτελούνται από 3 ενισχυτές, αλλά είναι επίσης δυνατό να κατασκευαστεί ένας ενισχυτής οργάνων χρησιμοποιώντας δύο op-amp. Η παρακάτω εικόνα απεικονίζει το κύκλωμα ενισχυτή Instrumentation με βάση 2 op amp.

Κύκλωμα ενισχυτή οργάνων δύο op-amp

ανάλυση θορύβου ενισχυτή οργάνων

Υπάρχουν συγκεκριμένοι τύποι ενισχυτών οργάνων που διατίθενται για τη μέτρηση του ασθενέστερου σήματος σε θορυβώδες περιβάλλον. Είναι γνωστοί ως ενισχυτές οργάνων θορύβου. Αυτοί οι τύποι ενισχυτών οργάνων χρησιμοποιούνται για ανάλυση θορύβου.

Ενισχυτής οργάνων για τρέχουσα ανίχνευση

Στην αγορά για την τρέχουσα ανίχνευση διατίθενται ξεχωριστοί ενισχυτές ανίχνευσης ρεύματος. Αλλά ένας ενισχυτής οργάνων μπορεί επίσης να λειτουργήσει την τρέχουσα ανίχνευση. Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο ενισχυτών είναι στην τοπολογία εισόδου.

Συχνές Ερωτήσεις

1. Γιατί να χρησιμοποιήσετε έναν ενισχυτή οργάνων;

Απάντηση: Οι ενισχυτές οργάνων παρέχουν υψηλότερο κέρδος, υψηλότερο CMRR, υψηλότερες αντίσταση εισόδου, χαμηλότερες αντίσταση εξόδου. Έτσι, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι διαθέτει πολύ στενές ιδιότητες ενός ιδανικού op-amp. Γι 'αυτό χρησιμοποιείται ένας ενισχυτής οργάνων.

2. Πότε να χρησιμοποιήσετε έναν ενισχυτή οργάνων;

Απάντηση: Instrumentation-ενισχυτές απαιτούνται κάθε φορά που ο χρήστης απαιτεί υψηλότερο κέρδος με καλύτερη σταθερότητα του συστήματος για την ενίσχυση ενός σήματος. Εάν ο χρήστης χρειαζόταν πολύ ακριβή αποτελέσματα δοκιμών και μετρήσεις, τότε ο ενισχυτής οργάνων έρχεται ως λύση.

3. Τι είναι ένας ενισχυτής οργάνων για κυψέλη φόρτωσης;

Απάντηση: Η απόδοση του ενισχυτή οργάνων αυξάνεται σταδιακά κατά τη σύνδεση του στοιχείου φόρτωσης. Ο ενισχυτής παρέχει υψηλότερη CMRR, υψηλότερες αντίσταση εισόδου και βελτιώνει έτσι την απόδοση. Η λεπτομερής σύνδεση για τον ενισχυτή οργάνων με το στοιχείο φόρτωσης φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. (Σημείο που πρέπει να σημειωθεί - Συνδέστε όλο το έδαφος.

4. Τι είναι ένα διάγραμμα κυκλώματος ενός ενισχυτή οργάνων για ένα βιολογικό σήμα με κέρδος χίλια;

Απάντηση: Η τυπική σύνδεση του ενισχυτή οργάνων παρέχει ένα συγκεκριμένο κέρδος. Αλλά η προσθήκη μιας εξωτερικής αντίστασης θα σας δώσει ώθηση χιλιάδων.

5. Ποια είναι η αρχή λειτουργίας ενός ενισχυτή οργάνων;

Απάντηση: Η αρχή λειτουργίας του ενισχυτή οργάνων είναι ίδια με εκείνη ενός διαφορικού ενισχυτή. Παίρνει τις τάσεις εισόδου και ενισχύει τη διαφορά για να παρέχει αυτή την ενισχυμένη διαφορά ως έξοδο.

Βασικα: Έξοδος = Κέρδος * (Είσοδος1 - Είσοδος2)

6. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της χρήσης ενός ενισχυτή οργάνων έναντι ενός συνηθισμένου διαφορικού ενισχυτή στη μέτρηση χαμηλών σημάτων και τάσεων;

Απάντηση: Τα πλεονεκτήματα είναι -

  • Ακρίβεια και ακρίβεια στη μέτρηση: Οι ενισχυτές οργάνων χρησιμοποιούνται για σκοπούς δοκιμής και μέτρησης. Οι ενισχυτές οργάνων δεν χρειάζεται να ταιριάζουν με τις αντίσταση εισόδου. Γι 'αυτό είναι τόσο χρήσιμα για δοκιμές. Οι καλύτερες παραμετρικές τιμές όπως υψηλότερη CMRR, υψηλή αντίσταση εισόδου κερδίζουν επίσης πλεονεκτήματα.
  • Κέρδος: Οι ενισχυτές οργάνων παρέχουν μεγαλύτερες τιμές για ανάπτυξη ανοικτού βρόχου. Είναι ένα πιο ξεκάθαρο πλεονέκτημα που είναι επίσης απαραίτητη προϋπόθεση για τους ενισχυτές.
  • Σταθερότητα του συστήματος: Μέσα στους ενισχυτές οργάνων, όλα τα κανονικά op-amp συνδέονται με αρνητική ανάδραση. Όπως γνωρίζουμε, η αρνητική ανάδραση σταθεροποιεί το σύστημα. Η σταθερότητα του ενισχυτή οργάνων είναι επίσης υψηλή.
  • Επεκτασιμότητα: Οι ενισχυτές οργάνων είναι απίστευτα επεκτάσιμοι. Παρέχει την επιλογή κλιμάκωσης του σήματος στο επίπεδο εισόδου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η συνολική ενίσχυση είναι πολύ μεγαλύτερη από άλλους ενισχυτές. Το εύρος κλιμάκωσης είναι επίσης υψηλό για αυτόν τον λόγο.
  • Προσβασιμότητα: Οι ενισχυτές οργάνων έρχονται σε IC. Υπάρχουν οκτώ ακροδέκτες IC είναι διαθέσιμα. Έτσι, είναι ευκολότερο να χειριστείτε και να χρησιμοποιήσετε. Επίσης, δεν υπάρχουν πολλοί παράγοντες που πρέπει να χειριστείτε κατά τη διάρκεια της ενίσχυσης. Ο χρήστης πρέπει να γνωρίζει καλά το σήμα εισόδου.

7. Γιατί είναι σημαντικό το CMRR στον ενισχυτή οργάνων;

Απάντηση: Το CMRR είναι μια βασική παράμετρος για τη μέτρηση της απόδοσης ενός op-amp. Το CMRR υπολογίζει πόση ποσότητα σήματος κοινής λειτουργίας θα εμφανιστεί στη μέτρηση εξόδου. Το Instruction Amplifier, που είναι ένα op-amp που χρησιμοποιείται ρητά για σκοπούς μέτρησης και δοκιμής, θα πρέπει να έχει το χαμηλότερο CMRR. Είναι μια βασική ανάγκη για το op-amp. Διαφορετικά, θα επηρεάσει τη μέτρηση.

8. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός ενισχυτή οργάνων και ενός αντιστρεπτικού αθροιστή που χρησιμοποιεί δύο op-amp;

Απάντηση: Η διαφορά θα είναι στη λειτουργία καθώς και στις παραμετρικές τιμές. Οι είσοδοι για ενισχυτή οργάνων δεν παρέχονται ποτέ στους ακροδέκτες αντιστροφής. Έτσι, θα υπάρξουν αλλαγές. Επίσης, οι ενισχυτές οργάνων έχουν ρυθμιστικά κυκλώματα, και οι ανατροφοδοτήσεις τους είναι αρνητική ανάδραση που αυξάνει τη σταθερότητα του συστήματος. Έτσι, υπάρχουν τεράστιες αποκλίσεις από τα πραγματικά αποτελέσματα.

9. Ποιος είναι ο σκοπός ενός buffer μέσα σε έναν ενισχυτή οργάνων;

Απάντηση: Το buffer μέσα στον ενισχυτή οργάνων είναι χρήσιμο με πολλούς τρόπους. Το buffer αυξάνει την αντίσταση εισόδου, κάτι που είναι πολύ απαραίτητο. Εξαλείφει επίσης τη διαφορά μεταξύ δύο τάσεων εισόδου. Έτσι, η τιμή τάσης μετατόπισης μειώνεται. Επηρεάζει επίσης το CMRR.

10. Ποιοι είναι οι βασικοί κανόνες για την κατασκευή ενισχυτών οργάνων;

Απάντηση: Δεν υπάρχουν τόσο σκληροί και γρήγοροι κανόνες για το σχεδιασμό ή την κατασκευή ενισχυτών οργάνων. Υπάρχουν όμως μερικές βέλτιστες πρακτικές. Μερικά από αυτά είναι - α) Σχεδιάστε το κύκλωμα συμμετρικά, β) Εφαρμόστε το κέρδος στο πρώτο στάδιο, γ) Θεωρείτε τους παράγοντες των CMRR, των θερμοστοιχείων και των τιμών αντίστασης, δ) Σχεδιάστε το δεύτερο στάδιο.

11. Πώς να αφαιρέσετε την τάση μετατόπισης στον ενισχυτή οργάνων;

Απάντηση: Η τάση μετατόπισης οποιουδήποτε ενισχυτή αφαιρείται τροφοδοτώντας ένα ρυθμιζόμενο ρεύμα από μια πηγή τάσης. Μια αντίσταση υψηλής αξίας πρέπει να τοποθετηθεί μεταξύ του ρεύματος και του op-amp.

Για περισσότερα άρθρα σχετικά με την Ηλεκτρονική Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με τη Sudipta Roy

Είμαι ενθουσιώδης των ηλεκτρονικών και επί του παρόντος αφιερώνω στον τομέα των ηλεκτρονικών και των επικοινωνιών.
Έχω έντονο ενδιαφέρον για την εξερεύνηση σύγχρονων τεχνολογιών όπως η AI & Machine Learning.
Τα γραπτά μου είναι αφιερωμένα στην παροχή ακριβών και ενημερωμένων δεδομένων σε όλους τους μαθητές.
Βοηθώντας κάποιον να αποκτήσει γνώση μου δίνει μεγάλη χαρά.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Lambda Geeks