Műszeres erősítő

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. április 23-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .

Mérőerősítő , műszererősítő , elektrometrikus kivonó [1] [2] - egyfajta differenciálerősítő javított paraméterekkel, alkalmas mérő- és vizsgálóberendezésekben való használatra.

Ezek a jellemzők a következők: nagyon alacsony bemeneti eltolás, alacsony hőmérséklet-drift , alacsony belső zaj , nagy nyereség , széles körben állítható egyetlen ellenállással, nagyon magas közös módú elutasítás , nagyon magas bemeneti ellenállás , alacsony bemeneti áram.

Az ilyen erősítőket akkor használják, ha az áramkör nagy pontosságára és nagy stabilitására van szükség, mind rövid, mind hosszú távon.

Használják a méréstechnikában, különféle érzékelők jelfeldolgozásában stb.

Az elektromos áramkör leírása

A mérőerősítő klasszikus elektromos áramköre az ábrán látható. A mérőerősítő egy kétfokozatú erősítő. A bemeneti impedancia növelése érdekében a bemeneti fokozat két különálló erősítőre épül. A bemeneti fokozat egy differenciálerősítő, amely két , ellenálláson keresztül csatlakoztatott, nem invertáló erősítőn készül . A második fokozat egy hagyományos differenciális invertáló erősítő , nagy közös módusú elutasítással [3] . $R_{gain}$

A pufferelt bemeneti nem invertáló erősítők megnövelik az alacsony impedanciájú kimeneti differenciális invertáló erősítő bemeneti impedanciáját (impedanciáját) mind a differenciális, mind a közös módusú jeleknél, mivel a jel közvetlenül a nagyon alacsony bemeneti áramú bemeneti műveleti erősítőkre kerül. Ellenállás - mindkét bemeneti, nem invertáló erősítőben közös, az ellenállás értékének megváltoztatásával a műszeres erősítő erősítése megváltozik. $R_{\mathrm {gain} }$

A kimeneti differenciális invertáló erősítő erősítése [1] [4] [5] [6] [7] :

$K_{\mathrm {Ud} }={\frac {R_{3}}{R_{2}}},$

a teljes áramkör differenciális feszültségerősítése:

K_{U}=K_{\mathrm {Ud} }\cdot K_{\mathrm {Ub} }={\frac {V_{\mathrm {out} }}{V_{2}-V_{1} }}=\left(1+{2R_{1} \over R_{\mathrm {gain} }}\right){R_{3} \over R_{2}}.

In-amp erősítés származtatás

Ez az elemzés azt feltételezi, hogy minden műveleti erősítő ideális, azaz végtelen erősítéssel, nulla bemeneti árammal és nulla bemeneti előfeszítéssel.

Az első műveleti erősítő első fokozatának kimenetén (a bal felső ábrán) a kimeneti feszültség:

Vi_{1}=V_{2}+\left(1+{R_{1} \over R_{\mathrm {gain} }}\right)\cdot \left(V_{1}-V_{2 }\jobb),

és a második műveleti erősítő kimenetén (balra lent):

Vi_{2}=V_{1}+\left(1+{R_{1} \over R_{\mathrm {gain} }}\right)\cdot \left(V_{2}-V_{1 }\jobb).

Ezek a kifejezések abból fakadnak, hogy a visszacsatolás és a műveleti erősítő saját végtelenül nagy erősítésének köszönhetően az invertáló bemenetek feszültségei pontosan megegyeznek a nem invertáló bemenetek bemeneti feszültségeivel, és az ellenállások alkotják a megfelelő feszültségosztókat . $R_{1}$ $R_{\mathrm {gain} }$

A második fokozat műveleti erősítőjének nem invertáló bemenetén lévő feszültséget egy feszültségosztó határozza meg, amely a következőkből áll és egyenlő lesz: $R_{2}$ ${\displaystyle R_{3))$

Vd_{p}=Vi_{2}\cdot {R_{3} \over {R_{2}+R_{3}}}.

Az invertáló bemenetén lévő feszültséget szintén egy másik ellenálláspáron lévő feszültségosztó határozza meg, és : $R_{2}$ ${\displaystyle R_{3))$

Vd_{m}=V_{\mathrm {out} }-\left(V_{\mathrm {out} }-Vi_{1}\right)\cdot {R_{3} \over {R_{2} +R_{3}}}.

Ezek a feszültségek egyenlőek a visszacsatolás és a műveleti erősítő velejáró végtelen erősítésének köszönhetően:

Vi_{2}\cdot {R_{3} \over {R_{2}+R_{3))}=V_{\mathrm {out} }-\left(V_{\mathrm {out} }- Vi_{1}\right)\cdot {R_{3} \over {R_{2}+R_{3}}},

onnan:

V_{\mathrm {out} }=\left(Vi_{2}+V_{\mathrm {out} }-Vi_{1}\right)\cdot {R_{3} \over {R_{2} +R_{3}}},

V_{\mathrm {out} }\cdot \left(1+{R_{2} \over R_{3}}\right)=Vi_{2}+V_{\mathrm {out} }-Vi_{ egy},

V_{\mathrm {out} }\cdot {R_{2} \over R_{3}}=Vi_{2}-Vi_{1},

és végül:

V_{\mathrm {out} }=\left(Vi_{2}-Vi_{1}\right)\cdot {R_{3} \over R_{2}}=

=\left(V_{1}+\left(1+{R_{1} \over R_{\mathrm {gain} }}\right)\cdot \left(V_{2}-V_{1} \jobbra)-V_{2}-\left(1+{R_{1} \over R_{\mathrm {gain} }}\right)\cdot \left(V_{1}-V_{2}\right) \jobbra)\cdot {R_{3} \over R_{2}}=

=\left(1+{2\cdot R_{1} \over R_{\mathrm {gain} }}\right)\cdot {R_{3} \over R_{2}}\cdot \left( V_{2}-V_{1}\jobbra).

Végül nálunk van:

K_{U}=\left(1+{2\cdot R_{1} \over R_{\mathrm {gain} }}\right)\cdot {R_{3} \over R_{2}}

A műszeres erősítő különálló diszkrét alkatrészekből - műveleti erősítőkből és precíziós ellenállásokból - építhető. Számos gyártó ( Texas Instruments , National Semiconductor , Analog Devices , Linear Technology és Maxim Integrated Products ) gyárt olyan készen lévő műszeres erősítő integrált áramköröket, amelyek lézerrel vágott ellenállásokat használnak [8] [9] [10] .

Lásd még

Jegyzetek

↑ 1 2 Tietze U., Shenk K. Félvezető áramkörök. Moszkva, "MIR", 1982. 466. o., 25.3. ábra.
↑ Gutnikov V.S. Integrált elektronika a mérőeszközökben // 2. kiadás, átdolgozva. és további .. - L .: Energoatomizdat, 1988. - S. 30 .
↑ Műszererősítő . Letöltve: 2006. január 25. Az eredetiből archiválva : 2005. november 3.. (határozatlan)
↑ 3 műveleti erősítő műszeres erősítő (nem elérhető link) . Letöltve: 2009. szeptember 13. Az eredetiből archiválva : 2011. március 2.. (határozatlan)
↑ http://openbookproject.net//electricCircuits/Semi/SEMI_8.html#xtocid83189 Archiválva : 2009. október 27. a Wayback Machine -nél A műszererősítő
↑ A Three a hangszererősítők tömege . Letöltve: 2009. szeptember 13. Az eredetiből archiválva : 2009. december 12.. (határozatlan)
↑ 3 Hardverfejlesztés. 3.2 Műszeres erősítő
↑ AD620 . Letöltve: 2009. szeptember 13. Az eredetiből archiválva : 2011. január 1.. (határozatlan)
↑ MAX4194 (nem elérhető link) . Letöltve: 2009. szeptember 13. Az eredetiből archiválva : 2010. május 2.. (határozatlan)
↑ INA128 . Letöltve: 2009. szeptember 13. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 5.. (határozatlan)