Une amplificateur d'instrumentation est une sorte de IC (circuit intégré) , principalement utilisé pour amplifier un signal. Cet amplificateur appartient à la famille des amplificateurs différentiels car il augmente la disparité entre deux entrées. La fonction principale de cet amplificateur est de diminuer le bruit excédentaire choisi par le circuit. La capacité de refuser le bruit est familière à toutes les broches IC connues sous le nom de CMRR (taux de rejet en mode commun) . Le amplificateur d'instrumentation IC est un composant essentiel dans la conception du circuit en raison de ses caractéristiques telles qu'un CMRR élevé, un gain en boucle ouverte élevé, une faible dérive ainsi qu'un faible décalage CC, etc.

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

Un amplificateur d'instrumentation est utilisé pour amplifier les signaux de très bas niveau, rejetant le bruit et les signaux d'interférence. Les exemples peuvent être les battements cardiaques, la pression artérielle, la température, les tremblements de terre, etc. Par conséquent, les caractéristiques essentielles d'un bon amplificateur d'instrumentation sont les suivantes.

Entrées au amplificateurs d'instrumentation aura une énergie de signal très faible. Par conséquent, l'amplificateur d'instrumentation doit avoir un gain élevé et doit être précis.
Le gain doit être facilement ajustable à l'aide d'une seule commande.
Il doit avoir une impédance d'entrée élevée et une impédance de sortie faible pour éviter toute charge.
L'amplificateur d'instrumentation doit avoir un CMRR élevé car le transducteur la sortie contient généralement des signaux de mode commun tels que le bruit lorsqu'elle est transmise sur de longs fils.
Il doit également avoir un taux de balayage élevé pour gérer les temps de montée brusques des événements et fournir une oscillation de tension de sortie maximale sans distorsion.

Amplificateur d'instrumentation utilisant un ampli opérationnel

Le amplificateur d'instrumentation utilisant circuit ampli-op est illustré ci-dessous. Le amplis-op 1 et 2 sont des amplificateurs non inverseurs et op-amp 3 est un amplificateur de différence . Ces trois amplificateurs opérationnels forment ensemble un amplificateur d'instrumentation. La sortie finale Vout de l’amplificateur d’instrumentation est la différence amplifiée des signaux d’entrée appliqués aux bornes d’entrée de l’amplificateur opérationnel 3.

Amplificateur d'instrumentation utilisant un ampli opérationnel

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

Regardez l'étage d'entrée de l'amplificateur d'instrumentation comme indiqué dans la figure ci-dessous. Le dérivation d'amplificateur d'instrumentation est discuté ci-dessous.

Le potentiel au nœud A est la tension d'entrée V1. Par conséquent, le potentiel au nœud B est également V1, du concept court virtuel. Ainsi, le potentiel au nœud G est également V1.

Le potentiel au noeud D est la tension d'entrée V2. Par conséquent, le potentiel au nœud C est également V2, à partir du court-circuit virtuel. Ainsi, le potentiel au nœud H est également V2.

Etage d'entrée de l'amplificateur d'instrumentation

Le fonctionnement de l'amplificateur d'instrumentation est, Idéalement, le courant vers les amplificateurs opérationnels de l'étage d'entrée est égal à zéro. Par conséquent, le courant que je traverse les résistances R1, Rgain et R1 restent les mêmes.

Postuler Loi d'Ohm entre les nœuds E et F,

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

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

Puisqu'aucun courant ne circule vers l'entrée des amplis-op 1 et 2, le courant I entre les nœuds G et H peut être donné comme suit:

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

Equation des équations 1 et 2,

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

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

La sortie de l'amplificateur différentiel est donnée par,

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

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

Substituer (Vo1 - Vo2) valeur dans l'équation 3, on obtient

“qu'est ce qu'une sonde lambda ”

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

c'est à dire. Vout = (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} (V1-V2)

Cette équation ci-dessus donne la tension de sortie d'un amplificateur d'instrumentation.

Le gain global de l'amplificateur est donné par le terme (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .

Le gain de tension global d'un amplificateur d'instrumentation peut être contrôlé en ajustant la valeur de la résistance Rgain.

L'atténuation du signal de mode commun pour l'amplificateur d'instrumentation est fournie par l'amplificateur différentiel.

Avantages de l'amplificateur d'instrumentation

Le avantages de l'amplificateur d'instrumentation inclure les éléments suivants.

Le gain d'un trois ampli-op instrumentation circuit amplificateur peut être facilement modifié en ajustant la valeur d'une seule résistance Rgain.
Le gain de l'amplificateur dépend uniquement des résistances externes utilisées.
L'impédance d'entrée est très élevée en raison des configurations d'émetteur suiveur des amplificateurs 1 et 2
L'impédance de sortie de l'amplificateur d'instrumentation est très faible en raison de l'amplificateur de différence3.
La CMRR du ampli-op 3 est très élevé et presque tout le signal de mode commun sera rejeté.

Applications de l'amplificateur d'instrumentation

Le applications de l'amplificateur d'instrumentation inclure les éléments suivants.

Ces amplificateurs impliquent principalement là où la précision d'un gain différentiel élevé est requise, la force doit être préservée dans un environnement bruyant, ainsi que là où se trouvent d'énormes signaux de mode commun. Certaines des applications sont
Les amplificateurs d'instrumentation sont utilisés dans l'acquisition des données du petit o / p transducteurs comme thermocouples , jauges de contrainte, mesures de Pont de Wheatstone , etc.
Ces amplificateurs sont utilisés en navigation, médical, radar, etc.
Ces amplificateurs sont utilisés pour améliorer la Rapport S / N ( signal sur bruit ) dans les applications audio comme les signaux audio de faible amplitude.
Ces amplificateurs sont utilisés pour l'imagerie ainsi que l'acquisition de données vidéo dans le conditionnement du signal à haute vitesse.
Ces amplificateurs sont utilisés dans les systèmes de câbles RF pour l'amplification du signal haute fréquence.

Différence entre l'amplificateur opérationnel et l'amplificateur d'instrumentation

Les principales différences entre l'amplificateur opérationnel et l'amplificateur d'instrumentation sont les suivantes.

Une amplificateur opérationnel (op-amp) est un type de circuit intégré
L'amplificateur d'instrumentation est un type d'amplificateur différentiel
L'amplificateur d'instrumentation peut être construit avec trois amplificateurs opérationnels.
L'amplificateur différentiel peut être construit avec un seul amplificateur opérationnel .
La tension de sortie de l'amplificateur différentiel est affectée en raison des résistances de discordance
L'amplificateur d'instrumentation offre un gain avec une seule résistance de sa phase primaire qui n'a pas besoin d'une adaptation de résistance.

Ainsi, il s'agit d'un amplificateur d'instrumentation . À partir des informations ci-dessus, enfin, nous pouvons conclure qu'il s'agit d'un circuit intégré essentiel tout en traitant des conditions de basse tension. Le gain de l'amplificateur peut être modifié en changeant les résistances du côté entrée. Cet amplificateur a une résistance d'entrée élevée ainsi qu'un CMRR élevé. Voici une question pour vous, quelle est la fonction principale d'un amplificateur d'instrumentation?