Кіріспе
Электрондық күшейткіш, өлшеу және электрондық сынақ жабдықтары үшін схема компоненті.
amplifiers for measurement and electronic test equipment
An instrumentation amplifier (sometimes shorthanded as in amp or InAmp) is a type of differential amplifier that has been outfitted with input buffer amplifiers, which eliminate the need for input impedance matching and thus make the amplifier particularly suitable for use in measurement and test equipment. Additional characteristics include very low DC offset, low drift, low noise, very high open loop gain, very high common mode rejection ratio, and very high input impedances. Instrumentation amplifiers are used where great accuracy and stability of the circuit both short and long term are required. Although the instrumentation amplifier is usually shown schematically identical to a standard operational amplifier (op amp), the electronic instrumentation amplifier is almost always internally composed of 3 op amps. These are arranged so that there is one op amp to buffer each input (+, −), and one to produce the desired output with adequate impedance matching for the function. The most commonly used instrumentation amplifier circuit is shown in the figure. The gain of the circuit is
The rightmost amplifier, along with the resistors labelled and is just the standard differential amplifier circuit, with gain and differential input resistance The two amplifiers on the left are the buffers. With removed (open circuited), they are simple unity gain buffers; the circuit will work in that state, with gain simply equal to and high input impedance because of the buffers. The buffer gain could be increased by putting resistors between the buffer inverting inputs and ground to shunt away some of the negative feedback; however, the single resistor between the two inverting inputs is a much more elegant method: it increases the differential mode gain of the buffer pair while leaving the common mode gain equal to 1. This increases the common mode rejection ratio (CMRR) of the circuit and also enables the buffers to handle much larger common mode signals without clipping than would be the case if they were separate and had the same gain. Another benefit of the method is that it boosts the gain using a single resistor rather than a pair, thus avoiding a resistor matching problem and very conveniently allowing the gain of the circuit to be changed by changing the value of a single resistor. A set of switch selectable resistors or even a potentiometer can be used for , providing easy changes to the gain of the circuit, without the complexity of having to switch matched pairs of resistors. The ideal common mode gain of an instrumentation amplifier is zero. In the circuit shown, common mode gain is caused by mismatch in the resistor ratios and by the mismatch in common mode gains of the two input op amps. Obtaining very closely matched resistors is a significant difficulty in fabricating these circuits, as is optimizing the common mode performance. An instrumentation amplifier can also be built with two op amps to save on cost, but the gain must be higher than two (+6 dB). Instrumentation amplifiers can be built with individual op amps and precision resistors, but are also available in integrated circuit from several manufacturers (including Texas Instruments, Analog Devices, and Renesas Electronics). An IC instrumentation amplifier typically contains closely matched laser trimmed resistors, and therefore offers excellent common mode rejection. Examples include INA128, AD8221, LT1167 and MAX4194. Instrumentation amplifiers can also be designed using "indirect current feedback architecture", which extend the operating range of these amplifiers to the negative power supply rail, and in some cases the positive power supply rail. This can be particularly useful in single supply systems, where the negative power rail is simply the circuit ground (GND). Examples of parts utilizing this architecture are MAX4208/MAX4209 and AD8129/AD8130.
Өлшеу және электрондық сынақ жабдықтары үшін күшейткіштер.
amplifiers for measurement and electronic test equipment
An instrumentation amplifier (sometimes shorthanded as in amp or InAmp) is a type of differential amplifier that has been outfitted with input buffer amplifiers, which eliminate the need for input impedance matching and thus make the amplifier particularly suitable for use in measurement and test equipment. Additional characteristics include very low DC offset, low drift, low noise, very high open loop gain, very high common mode rejection ratio, and very high input impedances. Instrumentation amplifiers are used where great accuracy and stability of the circuit both short and long term are required. Although the instrumentation amplifier is usually shown schematically identical to a standard operational amplifier (op amp), the electronic instrumentation amplifier is almost always internally composed of 3 op amps. These are arranged so that there is one op amp to buffer each input (+, −), and one to produce the desired output with adequate impedance matching for the function. The most commonly used instrumentation amplifier circuit is shown in the figure. The gain of the circuit is
The rightmost amplifier, along with the resistors labelled and is just the standard differential amplifier circuit, with gain and differential input resistance The two amplifiers on the left are the buffers. With removed (open circuited), they are simple unity gain buffers; the circuit will work in that state, with gain simply equal to and high input impedance because of the buffers. The buffer gain could be increased by putting resistors between the buffer inverting inputs and ground to shunt away some of the negative feedback; however, the single resistor between the two inverting inputs is a much more elegant method: it increases the differential mode gain of the buffer pair while leaving the common mode gain equal to 1. This increases the common mode rejection ratio (CMRR) of the circuit and also enables the buffers to handle much larger common mode signals without clipping than would be the case if they were separate and had the same gain. Another benefit of the method is that it boosts the gain using a single resistor rather than a pair, thus avoiding a resistor matching problem and very conveniently allowing the gain of the circuit to be changed by changing the value of a single resistor. A set of switch selectable resistors or even a potentiometer can be used for , providing easy changes to the gain of the circuit, without the complexity of having to switch matched pairs of resistors. The ideal common mode gain of an instrumentation amplifier is zero. In the circuit shown, common mode gain is caused by mismatch in the resistor ratios and by the mismatch in common mode gains of the two input op amps. Obtaining very closely matched resistors is a significant difficulty in fabricating these circuits, as is optimizing the common mode performance. An instrumentation amplifier can also be built with two op amps to save on cost, but the gain must be higher than two (+6 dB). Instrumentation amplifiers can be built with individual op amps and precision resistors, but are also available in integrated circuit from several manufacturers (including Texas Instruments, Analog Devices, and Renesas Electronics). An IC instrumentation amplifier typically contains closely matched laser trimmed resistors, and therefore offers excellent common mode rejection. Examples include INA128, AD8221, LT1167 and MAX4194. Instrumentation amplifiers can also be designed using "indirect current feedback architecture", which extend the operating range of these amplifiers to the negative power supply rail, and in some cases the positive power supply rail. This can be particularly useful in single supply systems, where the negative power rail is simply the circuit ground (GND). Examples of parts utilizing this architecture are MAX4208/MAX4209 and AD8129/AD8130.
Инструментациялық күшейткіш (кейде InAmp немесе InAmp деп қысқартылады) – кіріс буферлік күшейткіштермен жабдықталған дифференциалдық күшейткіштің бір түрі. Бұл күшейткіш кіріс кедергісін сәйкестендіру қажеттілігін жояды, сондықтан ол өлшеу және сынақ жабдықтарында қолдануға өте қолайлы. Қосымша сипаттамалары: өте төмен DC смещение, төмен дрейф, төмен шу, өте жоғары ашық тізбек күшейту, өте жоғары жалпы режимді қабылдамау коэффициенті (CMRR) және өте жоғары кіріс кедергісі. Инструментациялық күшейткіштер схеманың қысқа және ұзақ мерзімді жоғары дәлдігі мен тұрақтылығы қажет болған жағдайларда қолданылады. Инструментациялық күшейткіш схемалық тұрғыдан әдетте стандартты операциялық күшейткішке (Op Amp) ұқсас болғанымен, электрондық инструментациялық күшейткіштер көбінесе 3 операциялық күшейткіштен тұрады. Олар әрбір кірісті буферлеу үшін бір операциялық күшейткіш (+, -) және функцияға қажетті кедергімен шығысты жасау үшін біреуін орналастыру үшін құрылған. Ең көп қолданылатын инструментациялық күшейткіш схемасы суретте көрсетілген. Схеманың күшейтуі – оң жақтағы күшейткіш, белгіленген резисторлармен бірге, стандартты дифференциалдық күшейткіш схемасы, күшейту және дифференциалдық кіріс кедергісі. Сол жақтағы екі күшейткіш – буферлер. Резистор алынғанда (ашық тізбек), олар қарапайым бірлік күшейту буферлері болып табылады; схема осы күйде жұмыс істейді, күшейту жай ғана тең болады және буферлердің арқасында жоғары кіріс кедергісіне ие болады. Буфер күшейтуін буфердің инверттеу кірісі мен жер арасына резисторларды қою арқылы теріс кері байланысты азайту арқылы арттыруға болады; алайша, екі инверттеу кірісі арасындағы бір резистор әлдеқайда тамаша әдіс болып табылады: ол буферлік жұптың дифференциалдық режимдегі күшейтуін арттырады, ал жалпы режимдегі күшейту 1-ге тең болады. Бұл схеманың CMRR-ын арттырады және буферлерге, егер олар бөлек болса және бірдей күшейтуге ие болса, қарағанда клиптеусіз әлдеқайда үлкен жалпы режимдік сигналдарды өңдеуге мүмкіндік береді. Әдістің тағы бір артықшылығы – ол бір резисторды емес, жұпты пайдалану арқылы күшейтуді арттырады, осылайша резисторды сәйкестендіру мәселесін болдырмайды және схеманың күшейтуін бір резистордың мәнін өзгерту арқылы өте ыңғайлы түрде өзгертуге мүмкіндік береді. Күшейтуді оңай өзгерту үшін ауыспалы резисторлар жиынтығы немесе тіпті потенциометрді қолдануға болады, сәйкес келетін резисторлар жұбын ауыстырудың күрделілігін болдырмайды. Инструментациялық күшейткіштің идеалды жалпы режимдегі күшейтуі нөлге тең. Көрсетілген схемада жалпы режимдегі күшейту резистор қатынастарының сәйкессіздігінен және екі кіріс операциялық күшейткіштерінің жалпы режимдегі күшейтуінің сәйкессіздігінен туындайды. Бұл схемаларды жасау кезінде өте жақын сәйкес келетін резисторларды алу, сондай-ақ жалпы режимдегі өнімділікті оңтайландыру маңызды қиындықтар болып табылады. Инструментациялық күшейткішті шығындарды үнемдеу үшін екі операциялық күшейткішпен де жасауға болады, бірақ күшейту екіден жоғары (+6 дБ) болуы керек. Инструментациялық күшейткіштер жеке операциялық күшейткіштермен және дәлдік резисторлармен құрастырылуы мүмкін, бірақ бірнеше өндірушілерден (соның ішінде Texas Instruments, Analog Devices және Renesas Electronics) интегралды схемалар түрінде де қол жетімді. IC инструментациялық күшейткіштер әдетте лазерлік кесу арқылы сәйкес келетін резисторларды қамтиды, сондықтан олар өте жақсы жалпы режимді қабылдамайды. Мысалдар: INA128, AD8221, LT1167 және MAX4194. Инструментациялық күшейткіштерді "кері токтық архитектураны" пайдаланып да құрастыруға болады, бұл күшейткіштердің жұмыс ауқымын теріс қуат көзі рельсіне, ал кейбір жағдайларда оң қуат көзі рельсіне дейін кеңейтеді. Бұл, әсіресе, бір ғана қуат көзімен жұмыс істейтін жүйелерде пайдалы, онда теріс қуат рельсі жай ғана схемалық жер (GND) болып табылады. Бұл архитектураны пайдаланатын бөлшектердің мысалдары: MAX4208/MAX4209 және AD8129/AD8130.
amplifiers for measurement and electronic test equipment
An instrumentation amplifier (sometimes shorthanded as in amp or InAmp) is a type of differential amplifier that has been outfitted with input buffer amplifiers, which eliminate the need for input impedance matching and thus make the amplifier particularly suitable for use in measurement and test equipment. Additional characteristics include very low DC offset, low drift, low noise, very high open loop gain, very high common mode rejection ratio, and very high input impedances. Instrumentation amplifiers are used where great accuracy and stability of the circuit both short and long term are required. Although the instrumentation amplifier is usually shown schematically identical to a standard operational amplifier (op amp), the electronic instrumentation amplifier is almost always internally composed of 3 op amps. These are arranged so that there is one op amp to buffer each input (+, −), and one to produce the desired output with adequate impedance matching for the function. The most commonly used instrumentation amplifier circuit is shown in the figure. The gain of the circuit is
The rightmost amplifier, along with the resistors labelled and is just the standard differential amplifier circuit, with gain and differential input resistance The two amplifiers on the left are the buffers. With removed (open circuited), they are simple unity gain buffers; the circuit will work in that state, with gain simply equal to and high input impedance because of the buffers. The buffer gain could be increased by putting resistors between the buffer inverting inputs and ground to shunt away some of the negative feedback; however, the single resistor between the two inverting inputs is a much more elegant method: it increases the differential mode gain of the buffer pair while leaving the common mode gain equal to 1. This increases the common mode rejection ratio (CMRR) of the circuit and also enables the buffers to handle much larger common mode signals without clipping than would be the case if they were separate and had the same gain. Another benefit of the method is that it boosts the gain using a single resistor rather than a pair, thus avoiding a resistor matching problem and very conveniently allowing the gain of the circuit to be changed by changing the value of a single resistor. A set of switch selectable resistors or even a potentiometer can be used for , providing easy changes to the gain of the circuit, without the complexity of having to switch matched pairs of resistors. The ideal common mode gain of an instrumentation amplifier is zero. In the circuit shown, common mode gain is caused by mismatch in the resistor ratios and by the mismatch in common mode gains of the two input op amps. Obtaining very closely matched resistors is a significant difficulty in fabricating these circuits, as is optimizing the common mode performance. An instrumentation amplifier can also be built with two op amps to save on cost, but the gain must be higher than two (+6 dB). Instrumentation amplifiers can be built with individual op amps and precision resistors, but are also available in integrated circuit from several manufacturers (including Texas Instruments, Analog Devices, and Renesas Electronics). An IC instrumentation amplifier typically contains closely matched laser trimmed resistors, and therefore offers excellent common mode rejection. Examples include INA128, AD8221, LT1167 and MAX4194. Instrumentation amplifiers can also be designed using "indirect current feedback architecture", which extend the operating range of these amplifiers to the negative power supply rail, and in some cases the positive power supply rail. This can be particularly useful in single supply systems, where the negative power rail is simply the circuit ground (GND). Examples of parts utilizing this architecture are MAX4208/MAX4209 and AD8129/AD8130.
Қайталамасыз аспаптар күшейткіші
Қайталамасыз аспап күшейткіші – сыртқы кері байланыс тізбегі жоқ, жоғары кіріс кедергісіне ие дифференциалдық күшейткіш. Бұл күшейткіштер санын азайтуға (үштің орнына біреуін пайдалануға), шуды төмендетуге (кері байланыс резисторларынан жылу шуы келмейді) және жолақты кеңейтуге (жиілік компенсациясы қажет емес) мүмкіндік береді. LTC2053 сияқты, тікелей тұрақтандырылған (немесе нөлдік дрейф) аспап күшейткіштері DC смещение қателіктерін және дрейфті жою үшін коммутациялық кіріс бөлігін қолданады.