Un isolement amplificateur ou un amplificateur à gain unitaire assure l'isolation d'une fraction du circuit à une autre fraction. Ainsi, l'énergie ne peut pas être tirée, utilisée et gaspillée dans le circuit. La fonction principale de cet amplificateur est d'augmenter le signal. Le même signal d'entrée de l'ampli-op est passé exactement de l'ampli opérationnel en tant que signal de sortie. Ces amplificateurs sont utilisés pour donner une batterie de sécurité électrique ainsi qu'une isolation. Ces amplificateurs protègent les patients de la sortie de courant. Ils fissurent la continuité ohmique du signal électrique entre l'entrée et la sortie et une alimentation isolée peut être fournie à la fois pour l'entrée et la sortie. Ainsi, les signaux de bas niveau peuvent être amplifiés.

Qu'est-ce qu'un amplificateur d'isolement?

Un amplificateur d’isolement peut être défini comme un amplificateur qui n’a pas de contact conducteur entre les sections d’entrée et de sortie. Par conséquent, cet amplificateur offre une isolation ohmique entre les bornes i / p et o / p de l'amplificateur. Cet isolement doit avoir moins de fuites ainsi qu'une tension de claquage diélectrique élevée. Les valeurs typiques de résistance et de condensateur de l'amplificateur parmi les bornes d'entrée et de sortie sont que la résistance doit avoir 10 Tera Ohms et le condensateur doit avoir 10 picofarads.

amplificateur d'isolement

Ces amplificateurs sont fréquemment utilisés lorsqu'il existe une très grande disparité de tension en mode commun entre les côtés entrée et sortie. Dans cet amplificateur, le circuit ohmique n'est pas là de la masse d'entrée à la masse de sortie.

Méthodes de conception d'amplificateurs d'isolement

Il existe trois types de méthodes de conception utilisées dans les amplificateurs d'isolement, notamment les suivantes.

Isolation du transformateur
Isolation optique
Isolation capacitive

1). Isolation du transformateur

Ce type d'isolation utilise deux signaux comme PWM ou modulé en fréquence. En interne, cet amplificateur comprend un oscillateur 20 KHz, un redresseur, un filtre et un transformateur pour alimenter chaque étage isolé.

Le redresseur est utilisé comme entrée de l'amplificateur opérationnel principal.
Le transformateur relie l'alimentation.
L'oscillateur est utilisé comme entrée de l'ampli-op secondaire.
Un LPF est utilisé pour supprimer les composants d'une autre fréquence.

Les avantages de l'isolation des transformateurs comprennent principalement un CMRR, une linéarité et une précision élevés.

Les applications de l'isolation des transformateurs comprennent principalement le médical, le nucléaire et l'industrie.

2). Isolation optique

Dans cet isolement, le signal l peut être changé du signal biologique au signal lumineux avec LED pour un processus ultérieur. En cela, le circuit patient est un circuit d'entrée tandis que le circuit de sortie peut être formé par un phototransistor. Ces circuits fonctionnent avec une batterie. Le circuit i / p transforme le signal en lumière et le circuit o / p change la lumière en signal.

Les avantages de l'isolation optique comprennent principalement

En utilisant cela, nous pouvons obtenir l'amplitude et la fréquence d'origine.
Il se connecte optiquement sans avoir besoin de modulateur sinon démodulateur.
Il améliore la sécurité du patient.

Les applications de l'isolation des transformateurs comprennent principalement le contrôle de processus dans les industries, l'acquisition de données, les mesures biomédicales, la surveillance du patient, l'élément d'interface, l'équipement de test, le contrôle de SCR , etc.

3). Isolation capacitive

Il utilise la modulation de fréquence et le codage numérique de la tension d’entrée.
La tension d'entrée peut être changée en charge relative sur le condensateur commuté.
Il comprend des circuits comme un modulateur ainsi qu'un démodulateur.
Les signaux sont envoyés à travers une barrière capacitive différentielle.
Pour les deux côtés, des éléments séparés sont fournis.

Les avantages de l'isolation capacitive comprennent principalement

Cet isolement peut être utilisé pour supprimer les bruits d'ondulation
Ceux-ci sont utilisés pour les systèmes analogiques
Il inclut la linéarité et la stabilité à gain élevé.
Il confère une immunité élevée aux bruits magnétiques
En utilisant cela, le bruit peut être évité.

Les applications de l'isolation capacitive comprennent principalement l'acquisition de données, l'élément d'interface, la surveillance du patient, l'EEG et l'ECG.

Fonctionnalités

Les principales caractéristiques de l'amplificateur d'isolement sont principalement les suivantes.

Alimentation en tension
Offre actuelle
Température de fonctionnement

L'alimentation en tension des amplificateurs se réfère principalement à la plage de source de tension. L'alimentation en courant est la quantité de courant qui est prélevée à la source de source de courant car il est associé à un amplificateur. La température de fonctionnement d'un amplificateur est la valeur particulière de la température ambiante.

Ces amplificateurs utilisent différentes méthodes pour réduire la distorsion et l'énorme non-linéarité du signal, comme l'utilisation d'un LOC (linéaire optocoupleur ) pour améliorer la linéarité de l’amplificateur sur une plage exacte du signal. Ce LOC comprend une LED d'entrée connectée à 2 photodiodes. Ces photodiodes alimentent les circuits d'entrée et de sortie.

Lors de la conception de cet amplificateur, la tâche principale est de réduire la dérive du signal et un amplificateur d'isolement chauffe fréquemment tout au long du fonctionnement, l'alimentation en courant du circuit diminuera. Ces amplificateurs sont normalement évalués par la taille, les performances et le coût, les nécessités techniques étant la stabilité, la linéarité et la réponse haute fréquence du signal. Les principales préoccupations lors de la conception de cet amplificateur sont la tension de claquage et la gestion des fuites.

Comment parvenir à l'isolement?

Lorsque l'impédance d'entrée d'un ampli opérationnel est extrêmement élevée, l'isolation peut être provoquée. Comme ce circuit comprend une impédance d'entrée élevée, un courant infime peut être tiré du circuit amplificateur. Selon Loi d'Ohm , lorsque la résistance est élevée, le courant sera moins tiré de l'alimentation.

isolation-circuit-amplificateur-diagramme

Par conséquent, un ampli opérationnel ne tire pas une quantité significative de courant de la source d'alimentation. Ainsi, en pratique, il n'y a pas de courant qui sera prélevé et transféré d'une partie à une autre partie du circuit. Par conséquent, cet amplificateur fonctionne comme un dispositif d'isolation.

Lorsque l'impédance d'entrée d'un ampli opérationnel est faible, il consomme une grande quantité de courant. La loi d'Ohm stipule que, si l'impédance de charge a moins de résistance, elle attire un courant énorme par la source d'alimentation de sorte que des perturbations importantes peuvent être causées, ce qui est tout à fait opposé à l'isolation. Ici, l'amplificateur d'isolation fonctionne comme un tampon et ils ne renforcent pas les signaux bien qu'ils permettent d'isoler les divisions des circuits.

Applications d'amplificateur d'isolement

Ces amplificateurs sont normalement utilisés dans des applications telles que le conditionnement de signaux. Cela peut utiliser différents amplificateurs bipolaires, CMOS et bipolaires complémentaires qui comprennent des amplificateurs à hacheur, d'isolation et d'instrumentation.

Comme plusieurs appareils fonctionnent en utilisant des sources de faible puissance, sinon des piles. Le choix d'un amplificateur d'isolement pour différentes applications dépend principalement des caractéristiques de la tension d'alimentation d'un amplificateur.

Ainsi, il s'agit de Amplificateurs d'isolement qui peut être utilisé pour isoler les signaux comme l'entrée et la sortie électriquement avec des couplages inductifs. Ces amplificateurs protègent le composants électriques et électroniques des surtensions dans différentes applications utilisant de nombreux canaux. Voici une question pour vous, quelle est l'application de cet amplificateur dans les dispositifs médicaux?