इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर पर 23 तथ्य:पूरी गाइड!

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का परिचय

एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर एक विशेष प्रकार का एम्पलीफायर है जो कुछ विशिष्ट उद्देश्यों को पूरा करने से प्राप्त होता है। इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर उच्च लाभ, उच्च CMRR (सामान्य-मोड अस्वीकृति अनुपात) और उच्च इनपुट प्रतिबाधा प्रदान करता है। तो, हम कह सकते हैं कि यह एक आदर्श ऑप-amp की अधिकांश विशेषताओं के अधिकारी होने की कोशिश करता है।

एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर को अक्सर In-Amp या InAmp कहा जाता है। इस लेख में इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर से संबंधित सर्किट, डिज़ाइन, सूत्र और समीकरणों के बारे में विस्तार से चर्चा की जाएगी।

3 Op-Amp इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर

एक सामान्य इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर में 3 नियमित ऑप-एम्प होते हैं। उनमें से दो का उपयोग एकल-चरण में किया जाता है, जबकि दूसरे का उपयोग एक मंच को अलग करने के लिए किया जाता है। सभी तीन एम्पलीफायरों एक अंतर एम्पलीफायर के रूप में काम करते हैं, और ये सभी नकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ जुड़े हुए हैं। इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों में 3 एम्पलीफायर शामिल होते हैं, उन्हें अक्सर तीन ऑप-एम्प एम्पलीफायर कहा जाता है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर सर्किट

नीचे की छवि एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के एक विशिष्ट सर्किट आरेख का प्रतिनिधित्व करती है। तस्वीर को ध्यान से देखें क्योंकि हम लेख के बाकी हिस्सों के लिए फोटो का संदर्भ देने जा रहे हैं।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर
इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर

इनपुट वोल्टेज Vi1 और Vi2 हैं।

प्रतिरोध आर 1 (2), आर 2 (2), आर 3, आर 4 (2) हैं।

ए और बी टर्मिनलों पर वोल्टेज क्रमशः वीए और वीबी हैं।

R4, R3 और R4 शाखा के माध्यम से धारा I है।

एम्पलीफायर -1 का आउटपुट Vo1 है, और एम्पलीफायर -2 का अनुपात Vo2 है।

3 का आउटपुटrd एम्पलीफायर वाउट है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर डिजाइन

एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर 3 विशिष्ट एम्पलीफायरों का एक संयोजन है। वे एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के निर्माण के लिए एक विशिष्ट क्रम में जुड़े हुए हैं। हम इंस्ट्रूमेंट एम्पलीफायर डिज़ाइन को दो-भाग में अलग कर सकते हैं।

पहला भाग "दो इनपुट और दो आउटपुट" है। दो मानक परिचालन एम्पलीफायरों जुड़े हुए हैं, जैसा कि एम्पलीफायर सर्किट आंकड़ा में दिखाया गया है। दोनों को नकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ प्रदान किया जाता है क्योंकि यह सर्किट को अधिक स्थिर करता है। दोनों एम्पलीफायर का आउटपुट तीन प्रतिरोधों के साथ जुड़ा हुआ है।

दूसरा भाग एक बुनियादी "विभेदक प्रवर्धक”। दोनों पिछले एम्पलीफायर का आउटपुट अंतिम एम्पलीफायर के लिए इनपुट के रूप में कार्य करता है। एम्पलीफायर के साथ आउटपुट दो समान मूल्यवान प्रतिरोधों के साथ जुड़े हुए हैं। धनात्मक खंड को धरातल पर उतारा गया है, और ऋणात्मक प्रतिक्रिया ऋणात्मक टर्मिनल से जुड़ी है और इस सेशन-ओ के p / उपकरण एम्पलीफायर का अंतिम आउटपुट है।

वाद्य एम्पलीफायर व्युत्पत्ति

हमें इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के लिए कार्यात्मक समीकरण और सूत्र प्राप्त करें। समीकरणों को प्राप्त करने के लिए, आइए जानते हैं कि पूरे उपकरण एम्पलीफायर के अंदर क्या होता है। जैसा कि हमने पहले उल्लेख किया है, इसलिए दो चरणों का पृथक्करण, हम इसकी गणना आंशिक रूप से करेंगे।

पहले चरण में, इनपुट दोनों एम्पलीफायरों के गैर-इनवर्टिंग टर्मिनलों को प्रदान किया जाता है। एम्पलीफायर अंतर एम्पलीफायरों है। तो, वे दिए गए इनपुट वोल्टेज के बीच अंतर का पता लगाते हैं। अब, सर्किट आरेख को देखें; इनपुट वोल्टेज Vi1 और Vi2 हैं। सर्किट के inverting टर्मिनल एम्पलीफायरों के उत्पादन से नकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ जुड़ा हुआ है। बता दें कि दोनों एम्पलीफायरों के इनवर्टर टर्मिनल क्रमशः VA और VB हैं। वे प्रतिरोध लाइनों और शाखा के साथ जुड़ने वाले नोड पर दिखाई देते हैं।

वर्चुअल शॉर्ट-सर्किट कार्यों को ध्यान में रखते हुए, ए और बी टर्मिनल को इनपुट के समान वोल्टेज प्राप्त होता है। तो, हम कह सकते हैं, VA = Vi1, VB = Vi2। पूरा चरण एक अंतर एम्पलीफायर की तरह काम करता है। इसका मतलब है कि आउटपुट में दो इनपुट वोल्टेज के बीच अंतर को बढ़ाया जाएगा। आउटपुट फिर से दो आउटपुट वोल्टेज के बीच अंतर होगा। इसे निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है:

Vo1 - Vo2 = k (Vi1 - Vi2)

यहाँ k एम्पलीफायर का लाभ है।

चरण दो में, एम्पलीफायर के अंतर को एम्पलीफायर के इनपुट के रूप में खिलाया जाता है। इस स्तर पर एम्पलीफायर बस एक विशिष्ट एम्पलीफायर की तरह काम करता है। प्रतिरोध सूचना से जुड़े होते हैं जो अंतर एम्पलीफायरों की आवश्यकता के समान मूल्यों के होते हैं। इन्वर्टिंग टर्मिनल जमीन से जुड़ा हुआ है, और एम्पलीफायर हालांकि आभासी आधार है। अगले भाग में, हम एक उपकरण एम्पलीफायर के लिए गणितीय गणना प्राप्त करेंगे।

साधन एम्पलीफायर समीकरण

इनपुट वोल्टेज Vi1 और Vi2 हैं।

यदि वर्चुअल शॉर्टिंग काम करता है, तो VA = Vi1 और VB = Vi2

अब, ए और बी से प्रतिरोध शाखा तक कोई वर्तमान प्रवाह नहीं है। शाखा के माध्यम से केवल एक विशिष्ट धारा होती है, और वह वर्तमान I. 'I' होती है:

I = (Vi1 - Vi2) / R3।

वर्तमान 'I' की गणना नोड विश्लेषण का उपयोग करके भी की जा सकती है। यह पालन के रूप में आता है।

I = (Vo1 - Vo2) / (R4 + R3 + R4)

या, (Vo1 - Vo2) = (Vi1 - Vi2) * (R3 + 2R4) / R3

उपरोक्त समीकरण पहले चरण के संचालन की व्याख्या करता है। दूसरे चरण के लिए, ऑप-एम्प का आउटपुट इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का अंतिम आउटपुट है।

एक अंतर एम्पलीफायर के संचालन से, हम लिख सकते हैं कि,

Vout = (R2 / R1) x (Vo2 - Vo1)

या, Vout = (R2 / R1) x (R3 + 2R4) x (Vi1 - Vi2) / R3

यह इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर समीकरण या इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का आउटपुट समीकरण है। अब, इस लेख के व्युत्पत्ति अनुभाग को देखें। Vo1 - Vo2 = k (Vi1 - Vi2)। प्राप्त समीकरण उसी प्रारूप में है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर लाभ

एम्पलीफायर के लाभ को उस कारक के रूप में संदर्भित किया जाता है जिसके द्वारा एम्पलीफायर इनपुट सिग्नल को बढ़ाता है। प्रतिरोध मान एक उपकरण प्रवर्धक के लाभ का प्रतिनिधित्व करते हैं। लाभ का उपयोग किए जा रहे फीडबैक के प्रकार पर भी निर्भर करता है। सकारात्मक प्रतिक्रिया उच्च लाभ प्रदान करती है, जबकि नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रणाली की बेहतर स्थिरता प्रदान करती है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का सामान्य समीकरण है Vo1 - Vo2 = k (Vi1 - Vi2), लाभ का प्रतिनिधित्व करते हैं: 'k'।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर गेन फॉर्मूला

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एम्पलीफायर का लाभ एम्पलीफायर के आउटपुट समीकरण से प्राप्त किया जा सकता है। आउटपुट समीकरण इस प्रकार है:

Vout = (R2 / R1) x (R3 + 2R4) x (Vi1 - Vi2) / R3

इस समीकरण की तुलना निम्नलिखित समीकरण से करें:

Vo1 - Vo2 = k (Vi1 - Vi2)

हम लिख सकते है,

k = (R2 / R1) x (R3 + 2R4) / R3, यह इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर गेन फॉर्मूला है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर आईसी

विशिष्ट एम्पलीफायरों को एकीकृत सर्किट या आईसी के माध्यम से पैक किया जाता है। इसलिए, यदि हम नियमित ऑप-एम्प्स का उपयोग करके एक इंस्ट्रूमेंटल एम्पलीफायर बनाना चाहते हैं, तो हमें ऑप-एम्प आईसी का उपयोग करना होगा। इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के लिए एक अलग आईसी भी उपलब्ध है। एक ऑप-एम्प को दूसरे से जोड़ने की कोई आवश्यकता नहीं है। इस प्रकार के IC का उपयोग व्यावसायिक रूप से किया जाता है जहाँ एक बार में अधिक संख्या में IC का उपयोग किया जाता है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर मॉड्यूल

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों मॉड्यूल कुछ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का एक संयोजन है, और उनमें से मुख्य इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों है। उत्कृष्ट इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों में से दो AD623, AD620 हैं।

मॉड्यूल का उपयोग स्पष्ट रूप से कम शक्तियों, कम शक्ति सिग्नल एम्पलीफायर, थर्मोकॉउंस के मेडिकल इंजीनियरिंग उपकरणों में किया जाता है। विशेषताओं में से कुछ हैं - ए) यह उच्च लाभ प्रदान करता है, बी) बेहतर स्थिरता, ग) कम शक्ति घ) उच्च सटीकता।

इंस्ट्रूमेंटल एम्पलीफायर आईसी सूची

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के रूप में विभिन्न आईसी का उपयोग करके बनाया जा सकता है, हमने सभी आईसी की एक सूची बनाई है जो इंस्ट्रूमेंटल एम्पलीफायरों के लिए उपयोग की जा सकती है। सूची में आईसी नंबर दिए गए हैं।

आईसी का नामआईसी विशिष्टताटिप्पणियाँ
इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरINA128एकल चिप।
दोहरी इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरINA212816 पिन आई.सी.
ठेठ ओप-एएमपीLM324आईसी में चार एम्पलीफायर थे।
इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरAD623आठ पिन आईसी एक एकल इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर है
प्रेसिजन इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरAD62416 पिन आई.सी.  
ऑपरेशनल एंप्लीफायरIC741फोर पिन आईसी और ऑप-एम्प की एकल इकाई के रूप में काम करती है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर लोड सेल

इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर का प्रदर्शन धीरे-धीरे लोड सेल को जोड़ने पर बढ़ता है। एम्पलीफायर उच्च CMRR, उच्च इनपुट प्रतिबाधा प्रदान करता है और इस प्रकार प्रदर्शन में सुधार करता है। लोड सेल के साथ इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के लिए विस्तृत कनेक्शन नीचे की छवि में दिखाया गया है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर ऑफसेट वोल्टेज

हर op-amp में अपनी ऑफसेट वोल्टेज होती है। ऑफसेट वोल्टेज को परिभाषित किया जाना चाहिए क्योंकि एक वोल्टेज की आवश्यकता होती है जिसे दो इनपुट के बीच लागू किया जाना चाहिए ताकि उनके बीच अंतर को कम किया जा सके और निर्माता द्वारा उपलब्ध कराए गए डेटशीट में प्रत्येक ऑप-एम्प का यह ऑफसेट मूल्य निर्दिष्ट किया जाता है। इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के लिए, ऑफसेट वोल्टेज काफी कम है, जो वांछनीय है।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर आउटपुट वेवफॉर्म

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के आउटपुट को देखने के लिए, हमें इसे CRO (कैथोड रे ओसिलोस्कोप) से जोड़ना होगा। हम दो इनपुट सिग्नल के रूप में साइन तरंगों के रूप में इनपुट प्रदान करते हैं, और अंतिम एम्पलीफायर से काम मापा जाता है। सह-अक्षीय जांच आउटपुट तरंग का निरीक्षण करने के लिए पिंस के साथ जुड़े हुए हैं। नीचे की छवि आउटपुट को दर्शाती है। आउटपुट लागू इनपुट वोल्टेज के बीच प्रवर्धित अंतर है।

Instrumentation amplifier and analog multiplier waveforms Channel 1 INA output Channel
आउटपुट तरंग

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर ट्रांसफर फ़ंक्शन

सिस्टम का ट्रांसफर फ़ंक्शन उस प्रक्रिया को संदर्भित करता है जो प्रत्येक इनपुट के लिए आउटपुट का वर्णन करता है या प्रदान करता है। जैसा कि एम्पलीफायर दो इनपुट लेता है और उन्हें बढ़ाता है, स्थानांतरण फ़ंक्शन उसी को प्रतिबिंबित करेगा। स्थानांतरण समारोह के रूप में लिखा जा सकता है:

Vo1 - Vo2 = k (Vi1 - Vi2)

यहाँ Vi1 और Vi2 दो इनपुट हैं, और k लाभ है।

दोहरी इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर

एक दोहरी इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर एक विशेष प्रकार का इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर है जिसमें बहुत सटीकता होती है। यह एक निश्चित तरीके से आईसी के न्यूनतम आकार से उच्च सटीकता, अधिक सटीकता प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसमें कम ऑफसेट वोल्टेज भी है। एक व्यापक बैंडविड्थ और एक जुड़े बाहरी अवरोधक के लिए, दोहरी एम्पलीफायर 10,000 तक लाभ प्रदान कर सकता है।

INA2128 IC का उपयोग दोहरे वाद्य प्रवर्धक के रूप में किया जाता है। डुअल इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोग सेंसर एम्पलीफायर, मेडिकल हैं इंजीनियरिंग उपकरण, और बैटरी से चलने वाले उपकरण।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर बनाम ऑपरेशनल एम्पलीफायर

संदर्भ के अंकऑपरेशनल एंप्लीफायरइंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर
बुनियादी संरचनाबाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर या मेटल ऑक्साइड फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर का निर्माण।तीन डिफरेंशियल एम्पलीफायरों का निर्माण
लाभसामान्य लाभउच्च लाभ
बफर कनेक्शनबफर सर्किट बनाने के लिए एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर का इस्तेमाल किया जा सकता है।एक बफर सर्किट पूरे सर्किट का एक हिस्सा है।
आईसी विनिर्देशनIC741AD623

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के फायदे और नुकसान

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों को विशिष्ट अंतर एम्पलीफायरों पर अधिक लाभ प्राप्त करने के लिए विकसित किया जाता है। यही कारण है कि ज्यादातर व्यावसायिक अनुप्रयोगों में इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों का उपयोग किया जाता है। लेकिन इसके कुछ फायदे भी हैं। आइए हम कुछ इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के फायदे और नुकसान के बारे में चर्चा करें।

फायदे

1. शुद्धता और परिशुद्धता माप: इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायरों का उपयोग परीक्षण और माप के उद्देश्य के लिए किया जाता है। साधन एम्पलीफायरों को इनपुट प्रतिबाधाओं से मेल खाने की आवश्यकता नहीं है। इसलिए वे परीक्षण के लिए इतने उपयोगी हैं। बेहतर पैरामीट्रिक मान जैसे उच्च सीएमआरआर, उच्च इनपुट प्रतिबाधा भी लाभ प्राप्त करते हैं।

2. लाभ: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर्स ओपन-लूप गेन के लिए अधिक मूल्य प्रदान करते हैं। यह एक स्पष्ट लाभ है जो एम्पलीफायरों के लिए भी एक आवश्यक आवश्यकता है।

3. सिस्टम की स्थिरता: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के अंदर, सभी सामान्य ऑप-एम्प्स नकारात्मक प्रतिक्रिया में जुड़े हुए हैं। जैसा कि हम जानते हैं, नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रणाली को स्थिर करती है; इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर की स्थिरता भी अधिक है।

4. स्केलेबिलिटी: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों अविश्वसनीय रूप से स्केलेबल हैं। यह इनपुट स्तर पर सिग्नल को स्केल करने का विकल्प प्रदान करता है। यही कारण है कि समग्र प्रवर्धन अन्य एम्पलीफायरों की तुलना में बहुत अधिक है। स्केलिंग की सीमा उस कारण से भी अधिक है।

5. एक्सेसिबिलिटी: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर आईसी में आते हैं। आठ-पिन आईसी उपलब्ध हैं। इसलिए, इसे संभालना और उपयोग करना आसान है। इसके अलावा, प्रवर्धन के दौरान लेने के लिए कई कारक नहीं हैं। उपयोगकर्ता को केवल इनपुट सिग्नल को अच्छी तरह से जानना होगा। हमें इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के नुकसान का पता लगाएं।

नुकसान

1. इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर लंबी दूरी के संचरण के मुद्दे से ग्रस्त है। एम्पलीफायर मूल संकेतों को शोर के साथ मिलाने के लिए जाता है अगर संचार के लिए विस्तारित सीमा के लिए इनपुट संकेत भेजा जाता है। केबल प्रकार को इंप्रूव किया जा सकता है ताकि समस्या को हल किया जा सके ताकि शोर प्राथमिक चरण में रद्द हो जाए या कोई शोर ट्रांसमिशन लाइन में प्रवेश न करे।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर लक्षण

आइए हम एक नज़र में इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों की विशेषताओं को देखें।

  • इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर्स डिफरेंशियल एम्पलीफायर्स हैं जो तीन ऑप-एम्प्स से बने होते हैं।
  • यह विशिष्ट ऑप-एम्प्स की तुलना में एक उच्च ओपन-लूप लाभ प्रदान करता है।
  • इसमें उच्च सीएमआरआर, उच्च इनपुट प्रतिबाधा, कम ऑफसेट वोल्टेज, कम आउटपुट बाधाएं हैं, जिससे यह आदर्श ऑप-एम्प के करीब है।
  • इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों परीक्षण और मापने में इस्तेमाल होने पर उच्च सटीकता और सटीकता प्रदान करते हैं।
  • इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों आईसी में व्यावसायिक उद्देश्यों के लिए उपलब्ध हैं।

2 सेशन एम्पी इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर

विशिष्ट इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों में 3 एम्पलीफायर होते हैं, लेकिन दो ऑप-एम्प का उपयोग करके एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर बनाना भी संभव है। नीचे दी गई छवि 2 . को दर्शाती है सेशन amp आधारित इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर सर्किट।

व्याख्या 2021 04 11 135148
दो ऑप-एम्प इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर सर्किट

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर शोर विश्लेषण

शोर वातावरण में सबसे कमजोर सिग्नल को मापने के लिए विशेष प्रकार के इंस्ट्रूमेंटेशन-एम्पलीफायर उपलब्ध हैं। उन्हें शोर यंत्रीकरण-एम्पलीफायरों के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार के इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों का उपयोग शोर विश्लेषण के लिए किया जाता है।

वर्तमान संवेदन के लिए इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर

मार्केट में अलग सेंसिंग एम्पलीफायर्स करंट सेंसिंग के लिए उपलब्ध हैं। लेकिन एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर भी वर्तमान संवेदन को संचालित कर सकता है। दो एम्पलीफायरों के बीच प्राथमिक अंतर इनपुट टोपोलॉजी में है।

आम सवाल-जवाब

1. इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का उपयोग क्यों करें?

उत्तर: इंस्ट्रूमेंटेशन-एम्पलीफायर उच्च लाभ, उच्च सीएमआरआर, उच्च इनपुट प्रतिबाधा, कम आउटपुट प्रतिबाधा प्रदान करते हैं। इस प्रकार, हम देख सकते हैं कि यह एक आदर्श ऑप-एम्प के बहुत करीबी गुणों के पास है। यही कारण है कि एक इंस्ट्रूमेंटेशन-एम्पलीफायर का उपयोग किया जाता है।

2. इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का उपयोग कब करें?

उत्तर: Instrumentation-एम्पलीफायरों की आवश्यकता हर बार होती है जब उपयोगकर्ता को सिग्नल को बढ़ाने के लिए सिस्टम की बेहतर स्थिरता के साथ उच्च लाभ की आवश्यकता होती है। यदि उपयोगकर्ता को बहुत सटीक परीक्षण परिणाम और माप की आवश्यकता होती है, तो इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर एक समाधान के रूप में आता है।

3. लोड सेल के लिए इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर क्या है?

उत्तर: इंस्ट्रूमेंटेशन-एम्पलीफायर का प्रदर्शन धीरे-धीरे लोड सेल को जोड़ने पर बढ़ता है। एम्पलीफायर उच्च CMRR, उच्च इनपुट प्रतिबाधा प्रदान करता है और इस प्रकार प्रदर्शन में सुधार करता है। लोड सेल के साथ इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के लिए विस्तृत कनेक्शन नीचे की छवि में दिखाया गया है। (ध्यान देने योग्य बात - सभी जमीनों को जोड़ो।

4. एक हजार के लाभ के साथ बायोसिग्नल के लिए एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का सर्किट आरेख क्या है?

उत्तर: इंस्ट्रूमेंटेशन-एम्पलीफायर का मानक कनेक्शन एक विशिष्ट लाभ प्रदान करता है। लेकिन एक बाहरी अवरोधक को जोड़ने से आपको हजार का बढ़ावा मिलेगा।

5. इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का कार्य सिद्धांत क्या है?

उत्तर: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का कार्य सिद्धांत एक डिफरेंशियल एम्पलीफायर के समान है। यह इनपुट वोल्टेज लेता है और उस प्रवर्धित अंतर को आउटपुट के रूप में प्रदान करने के लिए अंतर को बढ़ाता है।

मूल रूप से: आउटपुट = लाभ * (इनपुट 1 - इनपुट 2)

6. कम संकेतों और वोल्टेज को मापने में एक साधारण अंतर एम्पलीफायर पर इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का उपयोग करने के क्या फायदे हैं?

उत्तर: फायदे हैं -

  • सटीकता और परिशुद्धता माप: इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायरों का उपयोग परीक्षण और माप के उद्देश्य के लिए किया जाता है। साधन एम्पलीफायरों को इनपुट प्रतिबाधाओं से मेल खाने की आवश्यकता नहीं है। इसलिए वे परीक्षण के लिए इतने उपयोगी हैं। बेहतर पैरामीट्रिक मान जैसे उच्च सीएमआरआर, उच्च इनपुट प्रतिबाधा भी लाभ प्राप्त करते हैं।
  • लाभ: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर्स ओपन-लूप ग्रोथ के लिए अधिक मूल्य प्रदान करते हैं। यह अधिक स्पष्ट लाभ है जो एम्पलीफायरों के लिए भी एक आवश्यक आवश्यकता है।
  • सिस्टम की स्थिरता: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के अंदर, सभी सामान्य ऑप-एम्प्स नकारात्मक प्रतिक्रिया में जुड़े हुए हैं। जैसा कि हम जानते हैं, नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रणाली को स्थिर करती है; इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर की स्थिरता भी अधिक है।
  • स्केलेबिलिटी: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों अविश्वसनीय रूप से स्केलेबल हैं। यह इनपुट स्तर पर सिग्नल को स्केल करने का विकल्प प्रदान करता है। यही कारण है कि समग्र प्रवर्धन अन्य एम्पलीफायरों की तुलना में बहुत अधिक है। स्केलिंग की सीमा उस कारण से भी अधिक है।
  • अभिगम्यता: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर आईसी में आते हैं। आठ-पिन आईसी उपलब्ध हैं। इसलिए, इसे संभालना और उपयोग करना आसान है। इसके अलावा, प्रवर्धन के दौरान संभाल करने के लिए कई कारक नहीं हैं। उपयोगकर्ता को इनपुट सिग्नल को अच्छी तरह से जानना होगा।

7. इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर में CMRR क्यों महत्वपूर्ण है?

उत्तर: सीएमआरआर एक ऑप-एम्प के प्रदर्शन को मापने के लिए एक आवश्यक पैरामीटर है। सीएमआरआर का अनुमान है कि आउटपुट माप में आम-मोड सिग्नल की कितनी मात्रा दिखाई देगी। निर्देश एम्पलीफायर, माप और परीक्षण प्रयोजनों के लिए स्पष्ट रूप से उपयोग किए जाने वाले एक ऑप-एम्प होने के नाते, सबसे कम सीएमआरआर होना चाहिए। यह ऑप-एम्पी के लिए एक बुनियादी जरूरत है; अन्यथा, यह माप को प्रभावित करेगा।

8. इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर और एक इन्वर्टिंग योजक के बीच दो ऑप-एम्प्स का उपयोग करने में क्या अंतर है?

उत्तर: अंतर कामकाज में और साथ ही पैरामीट्रिक मूल्यों में होगा। एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के लिए इनपुट कभी भी इनवर्टिंग टर्मिनलों में आपूर्ति नहीं की जाती है। तो, वहाँ बदलाव होगा। इसके अलावा, इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों में बफर सर्किट होते हैं, और उनकी प्रतिक्रियाएं नकारात्मक प्रतिक्रिया होती हैं जो सिस्टम की स्थिरता को बढ़ाती हैं। इसलिए, वास्तविक परिणामों से बड़े पैमाने पर विचलन होते हैं।

9. एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के भीतर एक बफर का उद्देश्य क्या है?

उत्तर: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के अंदर बफर कई मायनों में सहायक है। बफर इनपुट प्रतिबाधा को बढ़ाता है, जो बहुत आवश्यक है। यह दो इनपुट वोल्टेज के बीच के अंतर को भी समाप्त करता है; इस प्रकार, ऑफसेट वोल्टेज मान कम हो जाता है। इसका असर CMRR पर भी पड़ता है।

10. इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के निर्माण के लिए अंगूठे के अच्छे नियम क्या हैं?

उत्तर: इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के डिजाइन या निर्माण के लिए ऐसा कोई कठिन और तेज़ नियम नहीं है। लेकिन कुछ सर्वोत्तम प्रथाएं हैं। उनमें से कुछ हैं - ए) सर्किट को सममित रूप से डिज़ाइन करें, बी) पहले चरण में लाभ को लागू करें, सी) सीएमआरआर, थर्मोकपल प्रभाव और प्रतिरोध मूल्यों के कारकों पर विचार करें, डी) दूसरा चरण डिज़ाइन करें।

11. इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर में ऑफसेट वोल्टेज कैसे निकालें?

उत्तर: किसी भी एम्पलीफायर की ऑफसेट वोल्टेज एक वोल्टेज स्रोत से एक समायोज्य वर्तमान खिलाकर हटाने योग्य है। एक उच्च-मूल्यवान रोकनेवाला को वर्तमान और ऑप-amp के बीच रखा जाना चाहिए।

अधिक इलेक्ट्रॉनिक्स से संबंधित लेख के लिए यहां क्लिक करे