De instrumentatieversterker

Wat is een instrumentatieversterker?

Met een instrumentatieversterker kan een ingenieur de versterking van een versterkercircuit aanpassen zonder meer dan één weerstandswaarde te hoeven wijzigen. Vergelijk dit met de differentiële versterker, die we eerder hebben besproken, waarvoor de aanpassing van meerdere weerstandswaarden vereist is.

De zogenaamde instrumentatie versterker bouwt voort op de laatste versie van de differentiële versterker om ons die mogelijkheid te geven:

Het circuit van de instrumentatieversterker begrijpen

Dit intimiderende circuit is opgebouwd uit een gebufferde differentiële versterkertrap met drie nieuwe weerstanden die de twee buffercircuits met elkaar verbinden. Beschouw alle weerstanden als van gelijke waarde, behalve R_versterking .

De negatieve feedback van de op-amp linksboven zorgt ervoor dat de spanning op punt 1 (top van R_versterking ) gelijk zijn aan V₁ . Evenzo is de spanning op punt 2 (onderkant van R_versterking ) wordt gehouden op een waarde gelijk aan V₂ . Dit zorgt voor een spanningsval over R_versterking gelijk aan het spanningsverschil tussen V₁ en V₂ . Die spanningsval veroorzaakt een stroom door R_versterking , en aangezien de terugkoppelingslussen van de twee ingangs-op-amps geen stroom trekken, dezelfde hoeveelheid stroom door R_versterking moet door de twee "R"-weerstanden erboven en eronder gaan.

Dit produceert een spanningsval tussen de punten 3 en 4 gelijk aan:

De reguliere differentiële versterker aan de rechterkant van het circuit neemt dan deze spanningsval tussen de punten 3 en 4 en versterkt deze met een versterking van 1 (ervan uitgaande dat alle "R"-weerstanden van gelijke waarde zijn).

Voordelen van de instrumentatieversterker

Hoewel dit een omslachtige manier lijkt om een ​​differentiële versterker te bouwen, heeft het de duidelijke voordelen van extreem hoge ingangsimpedanties op de V₁ en V₂ ingangen (omdat ze rechtstreeks worden aangesloten op de niet-inverterende ingangen van hun respectieve op-amps), en instelbare versterking die kan worden ingesteld door een enkele weerstand.

Door de bovenstaande formule een beetje te manipuleren, hebben we een algemene uitdrukking voor de algehele spanningsversterking in de instrumentatieversterker:

Hoewel het misschien niet duidelijk is door naar het schema te kijken, kunnen we de differentiële versterking van de instrumentatieversterker eenvoudig wijzigen door de waarde van één weerstand te wijzigen:R_versterking .

Ja, we kunnen de algehele versterking nog steeds veranderen door de waarden van enkele van de andere weerstanden te wijzigen, maar dit zou gebalanceerde vereisen weerstandswaarde verandert om het circuit symmetrisch te houden. Houd er rekening mee dat de laagst mogelijke versterking met het bovenstaande circuit wordt verkregen met R_versterking volledig open (oneindige weerstand), en die versterkingswaarde is 1.

BEOORDELING:

• Een instrumentatieversterker is een differentieel op-amp-circuit dat hoge ingangsimpedanties biedt met gemakkelijke versterkingsaanpassing door de variatie van een enkele weerstand.

GERELATEERD WERKBLAD:

• Werkblad OpAmp-circuits voor zomer en aftrekker