계기 증폭기

일반적인 계측 증폭기 개략도

인앰프(in-Amp 또는 InAmp로 부족할 수 있음)는 입력 버퍼 앰프가 장착된 차동 앰프의 한 종류로, 입력 임피던스 매칭이 필요하지 않으므로 측정 및 테스트 장비에 사용하기에 특히 적합합니다.추가 특성으로는 매우 낮은 DC 오프셋, 낮은 드리프트, 낮은 노이즈, 매우 높은 오픈 루프 이득, 매우 높은 공통 모드 제거 비율 및 매우 높은 입력 임피던스 등이 있습니다.계측 증폭기는 단기 및 장기 회로의 높은 정확성과 안정성이 요구되는 경우에 사용됩니다.

계장증폭기는 통상 표준연산증폭기(op-amp)와 도식적으로 동일하지만 전자계장증폭기는 거의 항상 내부적으로 3개의 op-amp로 구성됩니다.각 입력(+, -)을 버퍼링하는 op-amp와 ^[1]^[2]기능에 적합한 임피던스 매칭으로 원하는 출력을 생성하도록 배열되어 있습니다.

그림에 가장 일반적으로 사용되는 계측 증폭 회로가 나와 있습니다.회로의 이득은

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

$($ 디스플레이 $스타일$ R_ ${2}}$ $R_{3}$ $($ R_ ${3$ 라는 레이블이 붙은 저항과 함께 가장 우측의 앰프가 표준 차동 주파수 회로이며, $R_{3}/R_{2}$ = $R_{3}/R_{2}$ / $R_{3}/R_{2}$ 2( $디스플레이 스타일 R_{3$ }/ $R_{$ 2 $R_{3}/R_{2}$ }}) 및 차동 입력 저항 = 2· $R_{2}$ 2 $({$ 2 $}})$ 입니다 $R_{2}$ 왼쪽에 있는 2개의 앰프가 버퍼입니다. $R_{\text{gain}}$ 게인(\ $displaystyle R_{\text{gain}})$ 을 $R_{\text{gain}}$ 삭제(오픈 서킷) $R_{\text{gain}}$ 단순한 유니티 게인 버퍼가 됩니다.회선은 그 $R_{3}/R_{2}$ 에서 $R_{3}/R_{2}$ 합니다 $.$ 게인은 R $R_{3}/R_{2}$ 3 / R 2(\ $displaystyle R_{3}/R_{2}})$ 와 $R_{3}/R_{2}$ 동일하며 버퍼에 의해 높은 입력 임피던스가 발생합니다.버퍼 반전 입력과 접지 사이에 저항을 삽입하여 일부 음의 피드백을 분리함으로써 버퍼 게인을 증가시킬 수 있습니다. 그러나 두 반전 입력 사이의 $R_{\text{gain}}$ $R_{\text{gain}}$ R 게인(\ $displaystyle$ R_ ${\text{$ gain}})은 $R_{\text{gain}}$ 훨씬 더 우아한 방법입니다. 버퍼 파이의 차동 모드 게인을 증가시킵니다.r은 커먼 모드게인은 1인 채로 합니다.이것에 의해, 회선의 Common-Mode Reject Ratio(CMR; 커먼 모드 제거비)가 증가해, 버퍼는, 그것들이 개별적으로 같은 게인을 가지는 경우보다, 클리핑 없이 훨씬 큰 커먼 모드 신호를 처리할 수 있게 됩니다.이 방법의 또 다른 장점은 쌍이 아닌 단일 저항을 사용하여 게인을 증대시킴으로써 저항 매칭 문제를 회피하고 단일 저항의 값을 변경함으로써 회로의 게인을 매우 쉽게 변경할 수 있다는 것이다. $R_{\text{gain}}$ 선택 가능한 저항 세트 또는 전위차계를 R $R_{\text{gain}}$ 게인(\ $displaystyle R_{\text{gain$ 에 사용할 수 있으므로 일치하는 저항 쌍을 전환해야 하는 번거로움 없이 회로 게인을 쉽게 변경할 수 있습니다.

계측 증폭기의 이상적인 공통 모드 이득은 0입니다.표시된 회로에서 공통 모드 게인은 $R_{2}/R_{3}$ $R_{2}/R_{3}$ / $R_{2}/R_{3}$ 3 $({$ 의 $R_{2}/R_{3}$ 불일치와 2개의 입력 op-amp의 공통 모드 게인 불일치로 인해 발생합니다.매우 근접하게 일치하는 저항을 얻는 것은 공통 모드 성능을 ^[3]최적화하는 것과 마찬가지로 이러한 회로를 제작하는 데 큰 어려움이 있습니다.

또한 비용 절감을 위해 2개의 op-amp를 사용하여 계측 증폭기를 구축할 수도 있지만 이득은 2개(+6dB)^[4]^[5]보다 커야 합니다.

계측 증폭기는 개별 Op-Amp 및 정밀 저항기로 제작할 수 있지만, 여러 제조업체(Texas Instruments, Analog Devices, Linear Technology 및 Maxim Integrated Products 포함)의 집적 회로 형태로도 구입할 수 있습니다.IC 계측 증폭기는 일반적으로 밀접하게 일치하는 레이저 트리밍 저항을 포함하므로 우수한 공통 모드 제거 기능을 제공합니다.예를 들어 INA128, AD8221, LT1167 및 MAX4194가 있습니다.

계측용 증폭기는 "간접 전류 피드백 아키텍처"를 사용하여 설계할 수도 있습니다. 이 아키텍처는 이러한 증폭기의 작동 범위를 음극 전원 공급 레일까지 확장하며 경우에 따라서는 양극 전원 공급 레일까지 확장합니다.이것은 특히 음의 파워 레일이 단순한 회로 접지(GND)인 단일 전원 시스템에서 유용합니다.이 아키텍처를 사용하는 부품의 예로는 MAX4208/MAX4209 및 AD8129/AD8130이 있습니다.

종류들

피드백 없는 계측 증폭기

피드백 프리 계측 앰프는 외부 피드백 네트워크 없이 설계된 고입력 임피던스 차동 앰프입니다.이를 통해 앰프 수(3개 대신 1개), 노이즈 감소(피드백 저항기에 의해 열 노이즈가 발생하지 않음), 대역폭 증가(주파수 보정 불필요)가 가능합니다.LTC2053과 같은 초퍼 안정화(또는 제로 드리프트) 계측 증폭기는 스위칭 입력 프론트 엔드를 사용하여 DC 오프셋 오류 및 드리프트를 제거합니다.

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레퍼런스

^ R. F. Cooklin, F. F. Driscell 연산 증폭기 및 선형 집적회로(1982년 제2판). ISBN0-13-637785-8) 페이지 161.
^ Moore, Davis, Coplan Building Scientific Instruction ( 1989년 2월 2일).ISBN 0-201-13189-7) 페이지 407.
^ 스미더, 퍼, 울라드."3op-amp 계측 증폭기의 CMRR 분석", 전자 서신, 제13권, 제20호, 1977년 9월 29일, 594페이지.
^ "Don't fall in love with one type of instrumentation amp". EDN. Retrieved 28 October 2014.
^ "Amplifiers for bioelectric events: a design with a minimal number of parts". Biosemi.com. Retrieved 3 October 2011.

외부 링크

[1] R. F. Cooklin, F. F. Driscell 연산 증폭기 및 선형 집적회로(1982년 제2판). ISBN0-13-637785-8) 페이지 161.

[2] Moore, Davis, Coplan Building Scientific Instruction ( 1989년 2월 2일).ISBN 0-201-13189-7) 페이지 407.

[3] 스미더, 퍼, 울라드."3op-amp 계측 증폭기의 CMRR 분석", 전자 서신, 제13권, 제20호, 1977년 9월 29일, 594페이지.

[4] "Don't fall in love with one type of instrumentation amp". EDN. Retrieved 28 October 2014.

[5] "Amplifiers for bioelectric events: a design with a minimal number of parts". Biosemi.com. Retrieved 3 October 2011.

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