इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर

This article is about amplifiers for measurement and electronic test equipment. For amplifiers for musical instruments or in transducers, see instrument amplifier.

विशिष्ट इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर योजनाबद्ध

एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर (कभी-कभी in-amp या InAmp के रूप में शॉर्टहैंड) एक प्रकार का विभेदक प्रवर्धक है जिसे इनपुट बफर एम्पलीफायरों के साथ तैयार किया गया है, जो इनपुट प्रतिबाधा मिलान की आवश्यकता को समाप्त करता है और इस प्रकार एम्पलीफायर को माप और इलेक्ट्रॉनिक परीक्षण में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है। उपकरण। अतिरिक्त विशेषताओं में बहुत कम प्रत्यक्ष वर्तमान ऑफसेट, कम बहाव (दूरसंचार), कम शोर (भौतिकी), बहुत अधिक ओपन-लूप लाभ , बहुत उच्च सामान्य-मोड अस्वीकृति अनुपात और बहुत उच्च इनपुट प्रतिबाधा शामिल हैं। इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायरों का उपयोग किया जाता है जहां विद्युत नेटवर्क की महान सटीकता और बीआईबीओ स्थिरता दोनों छोटी और लंबी अवधि की आवश्यकता होती है।

हालांकि इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर आमतौर पर एक मानक ऑपरेशनल एंप्लीफायर (ऑप-एम्पी) के समान योजनाबद्ध रूप से दिखाया जाता है, इलेक्ट्रॉनिक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर लगभग हमेशा आंतरिक रूप से 3 ऑप-एम्प्स से बना होता है। इन्हें व्यवस्थित किया जाता है ताकि प्रत्येक इनपुट (+, -) को बफ़र करने के लिए एक ऑप-एम्प हो, और एक फ़ंक्शन के लिए पर्याप्त प्रतिबाधा मिलान के साथ वांछित आउटपुट उत्पन्न करने के लिए हो। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर सर्किट चित्र में दिखाया गया है। सर्किट का लाभ है

$A_{v}={\frac {V_{\text{out}}}{V_{2}-V_{1}}}=\left(1+{\frac {2R_{1}}{R_{\text{gain}}}}\right){\frac {R_{3}}{R_{2}}}.$

लेबल किए गए प्रतिरोधों के साथ-साथ सबसे सही एम्पलीफायर $R_{2}$ और $R_{3}$ लाभ के साथ सिर्फ मानक अंतर-एम्पलीफायर सर्किट है $R_{3}/R_{2}$ और अंतर इनपुट प्रतिरोध $2\cdot R_{2}$. बाईं ओर दो एम्पलीफायर बफ़र्स हैं। साथ $R_{\text{gain}}$ हटाए गए (ओपन-सर्कुलेटेड), वे सरल एकता-लाभ बफ़र्स हैं; सर्किट उस अवस्था में काम करेगा, जिसका लाभ केवल बराबर होगा $R_{3}/R_{2}$ और बफ़र्स के कारण उच्च इनपुट प्रतिबाधा। कुछ नकारात्मक प्रतिक्रिया को दूर करने के लिए बफर इनवर्टिंग इनपुट और ग्राउंड के बीच प्रतिरोधों को लगाकर बफर लाभ को बढ़ाया जा सकता है; हालाँकि, एकल अवरोधक $R_{\text{gain}}$ दो इन्वर्टिंग इनपुट के बीच एक अधिक सुरुचिपूर्ण तरीका है: यह कॉमन-मोड गेन को 1 के बराबर छोड़ते हुए बफर जोड़ी के डिफरेंशियल-मोड गेन को बढ़ाता है। यह सर्किट के कॉमन-मोड रिजेक्शन रेशियो (CMRR) को बढ़ाता है और साथ ही बफ़र्स को क्लिपिंग के बिना बहुत बड़े सामान्य-मोड संकेतों को संभालने में सक्षम बनाता है, अगर वे अलग होते और समान लाभ होता। विधि का एक अन्य लाभ यह है कि यह एक जोड़ी के बजाय एक एकल प्रतिरोधक का उपयोग करके लाभ को बढ़ाता है, इस प्रकार एक प्रतिरोधक-मिलान समस्या से बचा जाता है और बहुत आसानी से एक प्रतिरोधक के मान को बदलकर सर्किट के लाभ को बदलने की अनुमति देता है। स्विच-चयन योग्य प्रतिरोधों का एक सेट या एक पोटेंशियोमीटर भी इस्तेमाल किया जा सकता है $R_{\text{gain}}$प्रतिरोधों के मिलान जोड़े को स्विच करने की जटिलता के बिना, सर्किट के लाभ में आसान परिवर्तन प्रदान करना।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का आदर्श सामान्य-मोड लाभ शून्य है। दिखाए गए सर्किट में, कॉमन-मोड गेन अवरोध अनुपात में बेमेल के कारण होता है $R_{2}/R_{3}$ और दो इनपुट ऑप-एम्प्स के सामान्य-मोड लाभ में बेमेल द्वारा। सामान्य-मोड प्रदर्शन को अनुकूलित करने के रूप में, इन सर्किटों को बनाने में बहुत बारीकी से मिलान करने वाले प्रतिरोधों को प्राप्त करना एक महत्वपूर्ण कठिनाई है। लागत बचाने के लिए एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर को दो ऑप-एम्प्स के साथ भी बनाया जा सकता है, लेकिन लाभ दो (+6 dB) से अधिक होना चाहिए। इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों को व्यक्तिगत ऑप-एम्प्स और सटीक प्रतिरोधों के साथ बनाया जा सकता है, लेकिन कई निर्माताओं (टेक्सस उपकरण ्स, एनालॉग डिवाइसेस, रैखिक प्रौद्योगिकी और मैक्सिम एकीकृत परिपथ सहित) मैक्सिम एकीकृत उत्पाद फॉर्म में भी उपलब्ध हैं। एक आईसी इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर में आमतौर पर बारीकी से मेल खाने वाले लेजर ट्रिमिंग | लेजर-ट्रिम किए गए प्रतिरोधक होते हैं, और इसलिए उत्कृष्ट सामान्य-मोड अस्वीकृति प्रदान करते हैं। उदाहरणों में शामिल हैं INA128, ad8221/products/product.html AD8221, LT1167 और 2006 मैक्स4194।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों को अप्रत्यक्ष करंट-फीडबैक आर्किटेक्चर का उपयोग करके भी डिज़ाइन किया जा सकता है, जो इन एम्पलीफायरों की ऑपरेटिंग रेंज को नकारात्मक बिजली आपूर्ति रेल और कुछ मामलों में सकारात्मक बिजली आपूर्ति रेल तक बढ़ाता है। यह सिंगल-सप्लाई सिस्टम में विशेष रूप से उपयोगी हो सकता है, जहां नेगेटिव पावर रेल केवल सर्किट ग्राउंड (जीएनडी) है। इस आर्किटेक्चर का उपयोग करने वाले हिस्सों के उदाहरण हैं MAX4208/MAX4209 और -ampsbuffersfilters/ad8129/products/product.html AD8129/AD8130।

प्रकार

फीडबैक-मुक्त इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर

फीडबैक-फ्री इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर उच्च-इनपुट-प्रतिबाधा अंतर एम्पलीफायर है जिसे बाहरी फीडबैक नेटवर्क के बिना डिज़ाइन किया गया है। यह एम्पलीफायरों की संख्या में कमी (तीन के बजाय एक), कम शोर (फीडबैक प्रतिरोधों द्वारा कोई थर्मल शोर नहीं लाया जाता है) और बढ़ी हुई बैंडविड्थ (कोई आवृत्ति मुआवजे की आवश्यकता नहीं है) की अनुमति देता है। LTC2053 जैसे चॉपर-स्टेबलाइज्ड (या ज़ीरो-ड्रिफ्ट) इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर डीसी ऑफसेट त्रुटियों और बहाव को खत्म करने के लिए स्विचिंग-इनपुट फ्रंटएंड का उपयोग करते हैं।

यह भी देखें

• अलगाव एम्पलीफायर
• परिचालन एम्पलीफायर अनुप्रयोगों

बाहरी संबंध

• Interactive analysis of the Instrumentation Amplifier
• Opamp Instrumentation Amplifier Archived 2 March 2011 at the Wayback Machine
• Lessons In Electric Circuits — Volume III — The instrumentation amplifier
• A Practical Review of Common Mode and Instrumentation Amplifiers
• Instrumentation Amplifier Solutions, Circuits and Applications
• Fixed-gain CMOS differential amplifiers with no external feedback for a wide temperature range (Cryogenics)