यह कब एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर (इन-एम्प) है और न कि ऑपरेशनल एम्पलीफायर (ओपी-एमपीपी)?

Question

मैंने इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के लिए कई अलग-अलग विन्यास देखे हैं, जिनमें 2 ओपांप संस्करण शामिल हैं। यह

एक भी है। लेकिन यह इनपुट बफ़र्स से पहले एक अंतर एम्पलीफायर है। जब आप इसे इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर कहते हैं, तो दूसरे शब्दों में, इसके बारे में ऐसा क्या खास है कि यह एक अलग नाम के योग्य है?

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अच्छा प्रश्न। Zebonaut जवाब की सराहना करते हैं। लेकिन, सब के बाद यह विक्रेताओं के विपणन के लिए एक अच्छा बहाना की तरह दिखता है, जो बहुसंख्यक ऐप्स में वास्तविक आवश्यकता के साथ डिजाइनरों पर कुछ अधिक ओपेस पुश करने के लिए है।

Answer 1

"एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर एक सटीक अंतर वोल्टेज लाभ डिवाइस है [...]।" यहाँ एक महत्वपूर्ण शब्द "लाभ" है। एक OpAmp में अनंत लाभ होता है (सिद्धांत रूप में) और केवल इसके चारों ओर सर्किटरी जोड़कर परिभाषित लाभ प्राप्त करता है। आमतौर पर, केवल एक OpAmp का उपयोग करते समय, कम से कम एक इनपुट अपने अत्यंत उच्च इनपुट प्रतिबाधा को खो देता है क्योंकि बाहरी प्रतिरोध आवश्यक हैं।

यदि आपको एक बहुत ही उच्च इनपुट प्रतिबाधा और परिभाषित लाभ दोनों के साथ दो (अंतर) इनपुट की आवश्यकता है , तो आप उन दो-OpAmp-InAmp का उपयोग कर सकते हैं जिनके बारे में आप बात कर रहे हैं या तीन-OpAmp-InAmp- कॉन्फ़िगरेशन आपके चित्र दिखाता है। रैखिक प्रौद्योगिकी या एनालॉग डिवाइसेस जैसी कंपनियों द्वारा रेडीमेड IC InAmps भी हैं।

आपके प्रश्न की तस्वीर में तीन-OpAmp-InAmp सर्किट से पता चलता है कि दो OpAmps को बफ़र के रूप में उपयोग किया जाता है, जहां वे अभी भी अपने अन्यथा असंबद्ध गैर-इनवर्टिंग इनपुट पिन ("+") पर उच्च प्रतिबाधा रखते हैं। अपने आउटपुट को दूसरे OpAmp में फीड करने से, अपर नॉन-इनवर्टिंग इनपुट ("+") एक इनवर्टिंग इनपुट ("-") बन जाता है क्योंकि यह 3rd OpAmp के इनवर्टिंग ("-") इनपुट से जुड़ा होता है। निम्न गैर-इनवर्टिंग इनपुट ("+") 3 जी OpAmp के साथ अपने कनेक्शन के कारण गैर-इनवर्टिंग बना हुआ है।

आम तीन-OpAmp-InAmps केवल एक रोकनेवाला ( पूरी तरह से एकीकृत InAmps के मामले में बाहरी लाभ अवरोधक) के साथ लाभ सेट करने के लिए आपकी तस्वीर की तुलना में थोड़ा अलग कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते हैं । कृपया अधिक जानकारी के लिए मेरे द्वारा दिए गए लिंक को देखें।

तीन-OpAmp-InAmp के साथ, आपको दो अंतर इनपुट पर एक बहुत ही उच्च इनपुट प्रतिबाधा मिलती है (जबकि आपको नियमित ओपएम्प बफर के साथ इस तरह के उच्च इनपुट प्रतिबाधा के साथ केवल एक इनपुट मिलेगा ) और आपको आम की बहुत अच्छी अस्वीकृति मिलती है- मोड सिग्नल्स (जो कि एक OpAmp के साथ प्राप्य है, लेकिन प्रतिरोधों के साथ इनपुट प्रतिबाधा को कम करने की कीमत पर आपको OpAmp को एक अंतर एम्पलीफायर में बदलने के लिए उपयोग करना होगा)।

दो-OpAmp-InAmp सर्किट को कम भागों की आवश्यकता होती है, लेकिन एक बहुत ही अच्छे सामान्य मोड अस्वीकृति अनुपात (CMRR) की कीमत पर।

यहाँ InAmps के बारे में एनालॉग के चार्ल्स किचन और ल्यू काउंट्स के बारे में एक बहुत अच्छी किताब की एक कड़ी है जहाँ आप इन सभी मुद्दों पर अधिक गहराई से देख सकते हैं।

Comments

साधारण अंतर एम्पलीफायर पर फेडरिको की योजनाबद्ध तरीके से सेटअप सीएमआरआर को कैसे बढ़ाता है?

— स्टीवनव

@ स्टीवनव: यह नहीं है। मैंने सिर्फ इस जानकारी को शामिल करने के लिए अपने शब्दों को स्पष्ट करने की कोशिश की है। सेटअप क्या करता है उच्च-सीएमआरआर अंतर एम्पलीफायर के इनपुट में उच्च-जेड संपत्ति जोड़ रहा है।

— ज़ेबोनॉट

@stevenvh: कॉमन मोड शोर अस्वीकृति के लिए आवश्यक है कि प्रतिरोधों को बहुत अच्छी तरह से मिलान किया जाए। यदि कोई अंतर्निहित प्रतिरोधों के साथ एक अखंड इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का उपयोग करता है, तो प्रतिरोध मिलान असतत एम्पलीफायरों और प्रतिरोधों का उपयोग करके आसानी से प्राप्त किया जा सकता है। यह कहने के लिए कि असतत भागों का उपयोग करने वाले उपकरणों को बहुत सटीक नहीं बनाया जा सकता है, लेकिन अखंड भागों में सस्ते स्तर पर सटीक सटीकता प्रदान की जा सकती है जिसके लिए असतत भागों के साथ बहुत सारे काम (और संभवतः व्यक्तिगत-इकाई अंशांकन) की आवश्यकता होगी।

— सुपरैट

अच्छा मिल गया। इसके अलावा मुझे संदेह था और अभी भी संदेह है कि इसकी मार्केटिंग का नाम या अधिक

+1 चार्ल्स किचन और ल्यू काउंट्स द्वारा लिखी गई पुस्तक A DESIGNER’S GUIDE TO INSTRUMENTATION AMPLIFIERS (3RD EDITION) एक बहुत अच्छी रीड है। IMHO पहले कुछ अध्यायों को देखने लायक है, यहां तक ​​कि 'डिजिटल आदमी' के लिए भी। धन्यवाद।

— gulmer

Answer 2

Zebonaut ने जो कहा, मैं उससे सहमत हूं, लेकिन यहां "इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर" अधिक संक्षिप्त रूप से होने के लिए मेरे मानदंड हैं:

• लाभ परिमित और ज्ञात होना चाहिए। कभी-कभी लाभ निश्चित होता है, जैसे 10x या 100x। अन्य डिवाइस प्रीसेट लाभ के चयन की अनुमति देते हैं या आप एक अवरोधक या ऐसा कुछ प्रदान करते हैं जो लाभ निर्धारित करता है।

• इनपुट अंतर हैं। आम मोड अस्वीकृति आमतौर पर बहुत अच्छी होती है, आम तौर पर आप एक opamp और असतत भागों के साथ कर सकते हैं की तुलना में बहुत बेहतर है।

• इनपुट उच्च प्रतिबाधा हैं। आप एक एकल opamp से एक अंतर एम्पलीफायर बना सकते हैं, लेकिन फिर इनपुट अब उच्च प्रतिबाधा नहीं हैं, और उनमें से एक आंशिक रूप से दूसरे पर संकेत के साथ संचालित है।

• यह सब एक itegrated पैकेज में है अगर यह एक "intrumentation एम्पलीफायर" चिप के रूप में बेचा जाता है।

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क्या अंतिम मानदंड आवश्यक है? यह मेरे योजनाबद्ध (और कई अन्य लोगों का सामना करना पड़ेगा) InAmps को नहीं बनाता।

— फेडेरिको रूसो

@Fedrico हाँ जो थोड़ा भ्रामक था। आप अन्य भागों से खुद को एक उपकरण बना सकते हैं। मैंने अपनी पोस्ट संपादित की है।

— ओलिन लेट्रोप

चिप में इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर अलग-अलग व्यवहार करते हैं और उच्च लाभ प्राप्त करने के लिए बिपोलैर / जेएफईटी ट्रांजिस्टर इनपुट चरणों हो सकते हैं। JFET / bipolair अलग है कि क्या वोल्टेज या वर्तमान शोर अधिक महत्वपूर्ण है। इस हिस्से में लाभ सबसे अधिक है। एंडस्टेज (अंतर एम्पलीफायर) समान होगा। ध्यान दें कि अखंड समाधान अधिक सटीक हैं: बहुत अधिक लाभ (10000x तक खरीदा जा सकता है), कम शोर, उच्च सीएमआरआर और एक बोर्ड पर बिछाने के लिए छोटा।

— हंस

Answer 3

एक आदर्श opamp में एक अनंत इनपुट प्रतिबाधा और अनंत प्रवर्धन होता है । प्रतिक्रिया के माध्यम से आप प्रवर्धन को यथार्थवादी स्तर पर सेट कर सकते हैं, लेकिन यह उच्च इनपुट प्रतिबाधा की कीमत पर है। एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर (इनैम्प) एक अंतर एम्पलीफायर है जो इसे हल करता है।
कई इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर कॉन्फ़िगरेशन हैं, यह समझने में सबसे सरल है:

$\times$$\Omega$$\Omega$

$R_{GAIN}$

$V_{OUT} = \left(1 + \dfrac{2 R}{R_{GAIN}}\right) \times (V_2 - V_1)$

Answer 4

एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर एक उपकरण है जो दो उच्च-प्रतिबाधा आदानों के बीच वोल्टेज के अंतर के लिए आनुपातिक उत्पादन करता है। एक ऑप amp एक उपकरण है जो एक आउटपुट प्राप्त करने का प्रयास करता है जो दो (आमतौर पर उच्च-प्रतिबाधा) इनपुट के बीच अंतर को शून्य बना देगा। एक सर्किट बनाने के लिए एक ऑप amp और कुछ प्रतिरोधों का उपयोग करना संभव है जो एक आउटपुट का उत्पादन करेगा जो दो एनओएन-हाई-इम्पोर्टेंस इनपुट के बीच के अंतर के आनुपातिक है। कम-प्रतिबाधा आउटपुट का उत्पादन करने के लिए एक ऑप amp का उपयोग करना भी संभव है जो उच्च-प्रतिबाधा इनपुट के बराबर है। एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर वैचारिक रूप से op amps की एक जोड़ी के समान होता है जो उच्च प्रतिबाधा इनपुट संकेतों को कम प्रतिबाधा आउटपुट में परिवर्तित करता है, और तीसरे ऑप amp में खिलाता है जो तब उन बफ़र किए गए संकेतों के बीच के अंतर के लिए आनुपातिक उत्पादन करता है। प्रयोग में,