仪表放大器

定义:一种特殊的放大器这是用来放大极低的信号被称为仪表放大器。它基本上是一个差分放大器，将输入信号的差值放大。

它具有高三相磁阻、高输入阻抗和低功耗。CMMR表示共模抑制比，表示抑制无用信号的能力。

它也被称为数据放大器。如今，它已成为现代测试仪器的基本组成部分。

仪表放大器的需求

为了产生高质量的产品，准确测量一个物理量。如温度、压力、湿度等是工业和控制系统的要求。

传感器是用来测量物理量的设备。它把一种形式的能量转换成另一种形式。传感器基本上是将物理量转化为电的形式。这些电信号然后被用来操作系统的其他单元。

然而，换能器产生低电平信号。由于这些信号没有能力控制系统的其他阶段。因此，有必要对这些信号进行放大。

当我们谈论远距离信号传输时，这些信号由于噪声和大气干扰而高度失真。

一个普通的信号放大器不太适合这里。为了消除噪声影响，放大单元必须具有较高的共模抑制比。这是通过仪表放大器实现的。

仪表放大器电路设计

仪器放大器的3运放电路给出高输入阻抗，以获得合适的传感器信号测量。

下图是3运放仪表放大器的电路:

第一级只是一个电压跟随器，第二级是一个差分放大器。

电压跟随单元由2个缓冲放大器组成，具有高输入阻抗。

让我们首先推导阶段1的条件:

在上述电路的输入处，流过的电流可以表示为:

让,V₁₂- - - - - - V₁₁= V_id

V:_id输入差动电压

将KVL应用于上述电路的第一级，

红外₂+ I (2 r₁) +红外₂= V_O2- - - - - - V_O1群

2红外₂+ 2红外₁= V_O2- - - - - - V_O1群

将I的值代入上式，

我们得到，

把这一项作为通用项，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的方程_O2- - - - - - V_O1群

将其值代入上式。我们得到,

这是一个仪表放大器的总输出电压的方程。

一个好的仪表放大器的规格

最近我们讨论了为什么我们需要一个仪表放大器?那么，现在让我们讨论一下一个理想的仪表放大器的要求是什么。

准确稳定的增益:

由于器件对极低电平的信号进行放大，因此其基本要求是其增益必须是有限的和准确的。通常增益在1到100之间。

简单的增益调节:

当我们讨论收益的时候。那么，它在规定的范围内适当地变化是很重要的。通常，增益是通过使用一个电位器或使用像JFET和MOSFET开关来调整的。

高CMMR:

对于仪表放大器来说，无限大的CMMR是最理想的范围。由于换能器在长距离传输过程中输出的共模噪声信号较大。

一个仪表放大器必须完全消除共模噪声成分，以放大只输入的差异。

高输入阻抗:

为了避免输入端的负载效应，建议输入阻抗接近无穷大。

低输出阻抗:

输出端的低阻抗值必须由仪表放大器显示出来。在理想情况下，假定它近似为0，以避免加载。

时间和温度漂移小:

为了获得所需的输出，总是建议设备的各种特性和元件不要随着时间或温度的变化而变化。

低功耗:

对于任何设备，总是建议它必须是高效的。因此，仪表放大器也必须消耗更少的功率。

差分输入:

为了达到所需的放大效果，设备必须只放大输入信号的差值。

高转换速率:

转换速率为我们提供了输出电压随输入量的变化而变化的概念。因此，对于仪表放大器来说，回转速率必须很高。

仪表放大器的优点

• 它提供了高cmr。
• 仪表放大器具有高输入低输出阻抗的特点。
• 它消耗的能量更少。

仪表放大器的缺点

• 正如我们所知，该设备对必须远距离传输的低电平信号进行放大。但有时由于距离遥远，原始传输信号会受到噪声影响而严重失真。

仪表放大器的应用

仪表放大器既可用作温度控制器，也可用作温度指示器。这种放大器用来表示输出随温度的相应变化而变化。

它也发现应用，在模拟重量缩放和光强度计。它也用于控制电流和电压。