ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ అంటే ఏమిటి? సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం, ప్రయోజనాలు మరియు అనువర్తనాలు

సమస్యలను తొలగించడానికి మా పరికరాన్ని ప్రయత్నించండి





ఒక ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ ఒక రకమైనది IC (ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్) , ప్రధానంగా సిగ్నల్ విస్తరించడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఈ యాంప్లిఫైయర్ అవకలన యాంప్లిఫైయర్ యొక్క కుటుంబంలో వస్తుంది ఎందుకంటే ఇది రెండు ఇన్‌పుట్‌లలో అసమానతను పెంచుతుంది. ఈ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రధాన విధి సర్క్యూట్ ఎంచుకున్న మిగులు శబ్దాన్ని తగ్గించడం. శబ్దాన్ని తిరస్కరించే సామర్థ్యం ప్రతి IC పిన్‌లకు సుపరిచితం CMRR (సాధారణ-మోడ్ తిరస్కరణ నిష్పత్తి) . ది ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ IC అధిక CMRR, ఓపెన్-లూప్ లాభం ఎక్కువ, తక్కువ డ్రిఫ్ట్ మరియు తక్కువ DC ఆఫ్‌సెట్ మొదలైన లక్షణాల కారణంగా సర్క్యూట్ రూపకల్పనలో ఇది ఒక ముఖ్యమైన భాగం.

ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ అంటే ఏమిటి?

చాలా తక్కువ-స్థాయి సంకేతాలను విస్తరించడానికి, శబ్దం మరియు జోక్యం సంకేతాలను తిరస్కరించడానికి ఒక పరికర యాంప్లిఫైయర్ ఉపయోగించబడుతుంది. హృదయ స్పందనలు, రక్తపోటు, ఉష్ణోగ్రత, భూకంపాలు మరియు ఉదాహరణలు దీనికి ఉదాహరణలు. అందువల్ల, మంచి ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ముఖ్యమైన లక్షణాలు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి.




  • ఇన్‌పుట్‌లు ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్లు చాలా తక్కువ సిగ్నల్ శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ అధిక లాభం కలిగి ఉండాలి మరియు ఖచ్చితంగా ఉండాలి.
  • ఒకే నియంత్రణను ఉపయోగించి లాభం సులభంగా సర్దుబాటు చేయాలి.
  • లోడింగ్‌ను నిరోధించడానికి ఇది అధిక ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ మరియు తక్కువ అవుట్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ కలిగి ఉండాలి.
  • ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ నుండి అధిక CMRR ఉండాలి ట్రాన్స్డ్యూసెర్ అవుట్పుట్ సాధారణంగా పొడవైన వైర్లపై ప్రసారం చేసినప్పుడు శబ్దం వంటి సాధారణ మోడ్ సిగ్నల్స్ కలిగి ఉంటుంది.
  • సంఘటనల పదునైన పెరుగుదల సమయాన్ని నిర్వహించడానికి మరియు గరిష్టంగా నమోదు చేయని అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ స్వింగ్‌ను అందించడానికి ఇది హై స్లీవ్ రేట్‌ను కలిగి ఉండాలి.

Op Amp ఉపయోగించి ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్

ది ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ ఉపయోగించి op-amp సర్క్యూట్ క్రింద చూపబడింది. ది op-amps 1 & 2 ఇన్వర్టింగ్ కాని యాంప్లిఫైయర్లు మరియు op-amp 3 a తేడా యాంప్లిఫైయర్ . ఈ మూడు ఆప్-ఆంప్స్ కలిసి, ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ను ఏర్పరుస్తాయి. ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క తుది అవుట్పుట్ వోట్ అనేది ఆప్-ఆంప్ యొక్క ఇన్పుట్ టెర్మినల్స్కు వర్తించే ఇన్పుట్ సిగ్నల్స్ యొక్క విస్తరించిన వ్యత్యాసం 3. ఆప్-ఆంప్ 1 మరియు ఆప్-ఆంప్ 2 యొక్క అవుట్పుట్లను వరుసగా వో 1 మరియు వో 2 గా ఉంచండి.

Op Amp ఉపయోగించి ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్

Op Amp ఉపయోగించి ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్



అప్పుడు, Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)

దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ఇన్పుట్ దశ చూడండి. ది ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ ఉత్పన్నం క్రింద చర్చించబడింది.

నోడ్ A వద్ద సంభావ్యత ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ V1. అందువల్ల వర్చువల్ షార్ట్ కాన్సెప్ట్ నుండి నోడ్ B లోని సంభావ్యత కూడా V1. అందువలన, నోడ్ G వద్ద సంభావ్యత కూడా V1.


నోడ్ D వద్ద సంభావ్యత ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ V2. అందువల్ల నోడ్ సి వద్ద సంభావ్యత కూడా వర్చువల్ షార్ట్ నుండి V2. అందువలన, నోడ్ H వద్ద సంభావ్యత కూడా V2.

ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ఇన్పుట్ దశ

ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ఇన్పుట్ దశ

ది ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క పని అంటే, ఆదర్శవంతంగా ఇన్‌పుట్ దశ ఆప్-ఆంప్స్‌కు ప్రస్తుతము సున్నా. అందువల్ల ప్రస్తుత I ద్వారా రెసిస్టర్లు R1, Rgain మరియు R1 అలాగే ఉంటాయి.

అమలు చేయడం ఓం యొక్క చట్టం నోడ్స్ E మరియు F మధ్య,

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

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

ఆప్-ఆంప్స్ 1 & 2 యొక్క ఇన్పుట్కు కరెంట్ ప్రవహించనందున, G మరియు H నోడ్ల మధ్య ప్రస్తుత I ను ఇలా ఇవ్వవచ్చు,

I = (VG-VH) / Rgain = (V1-V2) / Rgain ………………………. (రెండు)

సమీకరణాలు 1 మరియు 2,

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

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

తేడా యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అవుట్పుట్ ఇలా ఇవ్వబడింది,

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

అందువలన, (Vo1 - Vo2) = (R2 / R3) Vout

ప్రత్యామ్నాయం (Vo1 - Vo2) సమీకరణం 3 లో విలువ, మనకు లభిస్తుంది

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

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

ఈ పై సమీకరణం ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను ఇస్తుంది.

యాంప్లిఫైయర్ యొక్క మొత్తం లాభం ఈ పదం ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .

మొత్తం వోల్టేజ్ లాభం ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ రెసిస్టర్ Rgain యొక్క విలువను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా నియంత్రించవచ్చు.

ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ కోసం కామన్ మోడ్ సిగ్నల్ అటెన్యుయేషన్ తేడా యాంప్లిఫైయర్ ద్వారా అందించబడుతుంది.

ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రయోజనాలు

ది ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రయోజనాలు కింది వాటిని చేర్చండి.

  • మూడు ఆప్-ఆంప్ యొక్క లాభం ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ ఒక రెసిస్టర్ Rgain యొక్క విలువను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా సులభంగా మారవచ్చు.
  • యాంప్లిఫైయర్ యొక్క లాభం ఉపయోగించిన బాహ్య రెసిస్టర్‌లపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది.
  • యాంప్లిఫైయర్ 1 మరియు 2 యొక్క ఉద్గారిణి అనుచరుల ఆకృతీకరణల కారణంగా ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ చాలా ఎక్కువ
  • వ్యత్యాసం యాంప్లిఫైయర్ 3 కారణంగా ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్ చాలా తక్కువ.
  • యొక్క CMRR op-amp 3 చాలా ఎక్కువ మరియు దాదాపు అన్ని సాధారణ మోడ్ సిగ్నల్ తిరస్కరించబడుతుంది.

ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అనువర్తనాలు

ది ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అనువర్తనాలు కింది వాటిని చేర్చండి.

  • ఈ యాంప్లిఫైయర్లు ప్రధానంగా అధిక అవకలన లాభం యొక్క ఖచ్చితత్వం అవసరమయ్యే చోట ఉంటాయి, ధ్వనించే పరిసరాలలో బలం సంరక్షించబడాలి, అలాగే భారీ కామన్-మోడ్ సిగ్నల్స్ ఉన్న చోట. కొన్ని అనువర్తనాలు
  • ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్లను ఉపయోగిస్తారు డేటా సేకరణ చిన్న o / p నుండి ట్రాన్స్డ్యూసర్లు వంటి థర్మోకపుల్స్ , స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లు, కొలతలు వీట్‌స్టోన్ వంతెన , మొదలైనవి.
  • ఈ యాంప్లిఫైయర్లను నావిగేషన్, మెడికల్, రాడార్ మొదలైన వాటిలో ఉపయోగిస్తారు.
  • ఈ యాంప్లిఫైయర్లను మెరుగుపరచడానికి ఉపయోగిస్తారు S / N నిష్పత్తి ( శబ్దానికి సిగ్నల్ ) తక్కువ వ్యాప్తి కలిగిన ఆడియో సిగ్నల్స్ వంటి ఆడియో అనువర్తనాల్లో.
  • ఈ యాంప్లిఫైయర్లను హై-స్పీడ్ సిగ్నల్ యొక్క కండిషనింగ్‌లో ఇమేజింగ్ మరియు వీడియో డేటా సముపార్జన కోసం ఉపయోగిస్తారు.
  • ఇవి యాంప్లిఫైయర్లు అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్ యొక్క విస్తరణ కోసం RF కేబుల్ వ్యవస్థలలో ఉపయోగిస్తారు.

ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్ మరియు ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ మధ్య వ్యత్యాసం

కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ మరియు ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ మధ్య ముఖ్యమైన తేడాలు ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

  • ఒక కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ (op-amp) ఒక రకమైన ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్
  • ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ ఒక రకమైన అవకలన యాంప్లిఫైయర్
  • ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ను మూడు కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్లతో నిర్మించవచ్చు.
  • అవకలన యాంప్లిఫైయర్‌ను సింగిల్‌తో నిర్మించవచ్చు కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ .
  • సరిపోలని రెసిస్టర్‌ల కారణంగా తేడా యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ ప్రభావితమవుతుంది
  • ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ దాని ప్రాధమిక దశ యొక్క ఒకే రెసిస్టర్‌తో లాభం అందిస్తుంది, దీనికి రెసిస్టర్ మ్యాచింగ్ అవసరం లేదు.

అందువలన, ఇది ఒక గురించి ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ . పై సమాచారం నుండి, చివరకు, తక్కువ-వోల్టేజ్ పరిస్థితులతో వ్యవహరించేటప్పుడు ఇది తప్పనిసరి ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ అని మేము నిర్ధారించగలము. ఇన్పుట్ వైపు రెసిస్టర్లను మార్చడం ద్వారా యాంప్లిఫైయర్ లాభం మార్చవచ్చు. ఈ యాంప్లిఫైయర్‌లో అధిక ఇన్‌పుట్ నిరోధకత అలాగే అధిక CMRR ఉంది. ఇక్కడ మీ కోసం ఒక ప్రశ్న ఉంది, ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రధాన విధి ఏమిటి?