इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर क्या है? सर्किट आरेख, लाभ, और अनुप्रयोग

एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर एक प्रकार का है आईसी (एकीकृत सर्किट) , मुख्य रूप से एक संकेत को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है। यह एम्पलीफायर अंतर एम्पलीफायर के परिवार के अंतर्गत आता है क्योंकि यह दो इनपुटों के बीच असमानता को बढ़ाता है। इस एम्पलीफायर का मुख्य कार्य सर्किट द्वारा चुने गए अधिशेष शोर को कम करना है। शोर को अस्वीकार करने की क्षमता हर आईसी पिंस से परिचित होती है जिसे के रूप में जाना जाता है CMRR (सामान्य-मोड अस्वीकृति अनुपात) । इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर आईसी उच्च सीएमआरआर की तरह अपनी विशेषताओं के कारण सर्किट की डिजाइनिंग में एक आवश्यक घटक है, ओपन-लूप का लाभ अधिक है, कम बहाव और साथ ही कम डीसी ऑफसेट, आदि।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर क्या है?

एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का उपयोग बहुत कम-स्तरीय संकेतों को बढ़ाने के लिए किया जाता है, जो शोर और हस्तक्षेप के संकेतों को अस्वीकार करता है। उदाहरण दिल की धड़कन, रक्तचाप, तापमान, भूकंप आदि हो सकते हैं। इसलिए, एक अच्छा इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर की आवश्यक विशेषताएं इस प्रकार हैं।

• को इनपुट्स इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों बहुत कम सिग्नल ऊर्जा होगी। इसलिए इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का उच्च लाभ होना चाहिए और सटीक होना चाहिए।
• एकल नियंत्रण का उपयोग करके लाभ को आसानी से समायोजित किया जाना चाहिए।
• लोडिंग को रोकने के लिए इसमें उच्च इनपुट प्रतिबाधा और निम्न आउटपुट प्रतिबाधा होनी चाहिए।
• इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के बाद से उच्च सीएमआरआर होना चाहिए ट्रांसड्यूसर आउटपुट में आमतौर पर सामान्य मोड सिग्नल होंगे जैसे कि लंबे तारों पर प्रसारित होने पर शोर।
• घटनाओं के तेज वृद्धि समय को संभालने के लिए और अधिकतम अशिक्षित आउटपुट वोल्टेज स्विंग प्रदान करने के लिए इसकी उच्च स्लीव दर भी होनी चाहिए।

ओप एम्प का उपयोग करते हुए इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का उपयोग कर ऑप-एम्प सर्किट नीचे दिखाया गया है। सेशन- amps 1 और 2 गैर-इनवर्टिंग एम्पलीफायर्स हैं और op-amp 3 एक है अंतर प्रवर्धक । ये तीन ऑप-एम्प्स एक साथ, एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर बनाते हैं। इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का अंतिम आउटपुट वाउट ऑप-amp के इनपुट टर्मिनलों पर लागू इनपुट संकेतों का प्रवर्धित अंतर है। क्रमशः op-amp 1 और op-amp 2 के आउटपुट Vo1 और Vo2 हो।

ओप एम्प का उपयोग करते हुए इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर

फिर, Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)

नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाए गए अनुसार इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के इनपुट चरण को देखें। इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर व्युत्पत्ति नीचे चर्चा की गई है।

नोड ए पर संभावित इनपुट वोल्टेज V1 है। इसलिए वर्चुअल शॉर्ट कॉन्सेप्ट से नोड बी की क्षमता भी V1 है। इस प्रकार, नोड G पर क्षमता भी V1 है।

नोड डी पर संभावित इनपुट वोल्टेज V2 है। इसलिए वर्चुअल शॉर्ट से नोड सी पर संभावित V2 भी है। इस प्रकार, नोड एच पर क्षमता भी V2 है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का इनपुट स्टेज

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का काम आदर्श रूप से, इनपुट चरण op-amps में वर्तमान शून्य है। इसलिए वर्तमान मैं के माध्यम से प्रतिरोध करने वाले R1, Rgain और R1 समान हैं।

को लागू करने ओम का नियम नोड ई और एफ के बीच,

I = (Vo1-Vo2) / (R1 + Rgain + R1) ………………………। (1)

I = (Vo1-Vo2) / (2R1 + Rgain)

चूँकि कोई भी धारा op-amps 1 & 2 के इनपुट में प्रवाहित नहीं होती है, इसलिए I को नोड G और H के बीच के वर्तमान के रूप में दिया जा सकता है,

I = (VG-VH) / Rgain = (V1-V2) / Rgain ………………………।(दो)

समीकरण 1 और 2,

(Vo1-Vo2) / (2R1 + Rgain) = (V1-V2) / Rgain

(Vo1-Vo2) = (2R1 + Rgain) (V1-V2) / Rgain ………………………। (3)

अंतर एम्पलीफायर के उत्पादन के रूप में दिया जाता है,

Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)

इसलिए, (Vo1 - Vo2) = (R2 / R3) वाउट

स्थानापन्न (Vo1 - Vo2) मूल्य समीकरण 3 में, हमें मिलता है

(R2 / R3) Vout = (2R1 + Rgain) (V1-V2) / Rgain

अर्थात। Vout = (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} (V1-V2)

यह उपरोक्त समीकरण एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के आउटपुट वोल्टेज देता है।

एम्पलीफायर का समग्र लाभ शब्द द्वारा दिया गया है (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} ।

समग्र वोल्टेज लाभ की इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर रोकनेवाला Rgain के मूल्य को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के लिए सामान्य मोड सिग्नल क्षीणन अंतर एम्पलीफायर द्वारा प्रदान किया जाता है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के फायदे

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के फायदे निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• एक तीन सेशन- amp का लाभ उपकरण एम्पलीफायर सर्किट केवल एक रोकनेवाला Rgain के मूल्य को समायोजित करके आसानी से विविध किया जा सकता है।
• एम्पलीफायर का लाभ केवल उपयोग किए गए बाहरी प्रतिरोधों पर निर्भर करता है।
• एम्पलीफायरों 1 और 2 के एमिटर फॉलोवर्स कॉन्फ़िगरेशन के कारण इनपुट प्रतिबाधा बहुत अधिक है
• अंतर एम्पलीफायर 3 के कारण इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का आउटपुट प्रतिबाधा बहुत कम है।
• के CMRR ऑप एंप 3 बहुत अधिक है और लगभग सभी सामान्य मोड सिग्नल खारिज कर दिए जाएंगे।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के अनुप्रयोग

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के अनुप्रयोग निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• इन एम्पलीफायरों में मुख्य रूप से शामिल हैं जहां उच्च अंतर लाभ की सटीकता की आवश्यकता होती है, ताकत को शोर के परिवेश में संरक्षित किया जाना चाहिए, साथ ही जहां विशाल आम-मोड सिग्नल होते हैं। कुछ एप्लिकेशन हैं
• इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों में उपयोग किया जाता है आंकड़ा अधिग्रहण छोटे ओ / पी से ट्रांसड्यूसर पसंद थर्मोकपल्स , तनाव गेज, की माप व्हीटस्टोन पुल , आदि।
• इन एम्पलीफायरों का उपयोग नेविगेशन, मेडिकल, रडार आदि में किया जाता है।
• इन एम्पलीफायरों का उपयोग बढ़ाने के लिए किया जाता है एस / एन अनुपात ( शोर करने के लिए संकेत ) कम आयाम के साथ ऑडियो संकेतों की तरह ऑडियो अनुप्रयोगों में।
• इन एम्पलीफायरों का उपयोग इमेजिंग के साथ-साथ हाई-स्पीड सिग्नल की कंडीशनिंग में वीडियो डेटा अधिग्रहण के लिए किया जाता है।
• इन एम्पलीफायरों उच्च आवृत्ति संकेत के प्रवर्धन के लिए RF केबल सिस्टम में उपयोग किया जाता है।

ऑपरेशनल एम्पलीफायर और इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के बीच अंतर

परिचालन एम्पलीफायर और इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के बीच प्रमुख अंतर में निम्नलिखित शामिल हैं।

• एक परिचालन प्रवर्धक (ऑप-एम्प) एक तरह का इंटीग्रेटेड सर्किट है
• इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर एक प्रकार का डिफरेंश एम्पलीफायर है
• इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर तीन परिचालन एम्पलीफायरों के साथ बनाया जा सकता है।
• अंतर एम्पलीफायर एक के साथ बनाया जा सकता है ऑपरेशनल एंप्लीफायर ।
• अंतर एम्पलीफायर का आउटपुट वोल्टेज बेमेल प्रतिरोधों के कारण प्रभावित होता है
• इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर अपने प्राथमिक चरण के एक एकल अवरोधक के साथ लाभ प्रदान करता है जिसे एक रोकनेवाला मिलान की आवश्यकता नहीं होती है।

इस प्रकार, यह सब एक के बारे में है इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर । उपरोक्त जानकारी से, अंत में, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि कम वोल्टेज की स्थिति से निपटने के दौरान यह एक आवश्यक एकीकृत सर्किट है। इनपुट साइड में रेसिस्टर्स को बदलकर एम्पलीफायर गेन को बदला जा सकता है। इस एम्पलीफायर में उच्च इनपुट प्रतिरोध के साथ-साथ उच्च सीएमआरआर भी है। यहाँ आपके लिए एक सवाल है, इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का मुख्य कार्य क्या है?