Análise da Tendência de Desenvolvimento e Aplicação de Amplificadores de Instrumentação

Resumo: A análise das tendências de desenvolvimento e aplicação de amplificadores de instrumentação é fornecida por excelentes fabricantes de medidores de vazão e fabricantes de medidores de vazão. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica, os circuitos amplificadores operacionais também têm sido amplamente utilizados e, como amplificadores de tensão diferencial de precisão, os amplificadores de instrumentação têm cada vez mais cenários de aplicação no campo da tecnologia eletrônica. Um amplificador de instrumentação é um amplificador CC de alto ganho. Para que mais fabricantes de medidores de vazão selecionem modelos e cotações de preços, sinta-se à vontade para nos contatar. A seguir, os detalhes do artigo que analisa as tendências de desenvolvimento e aplicação de amplificadores de instrumentação. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica, os circuitos amplificadores operacionais também têm sido amplamente utilizados e, como amplificadores de tensão diferencial de precisão, os amplificadores de instrumentação têm cada vez mais cenários de aplicação no campo da tecnologia eletrônica. Um amplificador de instrumentação é um amplificador de alto ganho, acoplado a CC, com entrada diferencial, saída single-ended, alta impedância de entrada e alta taxa de rejeição de modo comum para uma variedade de aplicações, como medição de pressão ou temperatura. Suas principais funções incluem amplificação de sinal e adaptação de impedância. Utilizando a característica de que o sinal diferencial pequeno é sobreposto ao sinal de modo comum maior, o amplificador de instrumentação pode remover o sinal de modo comum enquanto amplifica o sinal diferencial ao mesmo tempo. Seu parâmetro principal é a taxa de rejeição de modo comum, que pode ser usada para medir a razão entre o ganho diferencial e a atenuação de modo comum. Em muitos casos, os amplificadores de instrumentação possuem pinos de entrada de referência. Aumentar a tensão no pino de referência elevará o sinal de saída na mesma tensão. Isso torna simples e preciso ajustar a saída do amplificador de instrumentação ao nível de entrada exigido pelo conversor analógico-digital (ADC), permitindo que toda a faixa de entrada do ADC seja utilizada, melhorando a resolução. Outra vantagem é a taxa de rejeição de modo comum extremamente boa e a alta precisão na presença de sinais de modo comum altos. No entanto, quando os engenheiros de projeto os utilizam, eles são frequentemente usados ​​de forma inadequada. Especificamente, apesar da excelente CMR de rejeição de modo comum dos amplificadores de instrumentação modernos, os engenheiros de projeto devem limitar as tensões de modo total e de sinal para evitar a saturação dos buffers de entrada internos do amplificador. No entanto, engenheiros de projeto frequentemente ignoram esse requisito. Problemas comuns de aplicação são causados ​​por: acionamento da referência do amplificador de entrada com uma fonte de alta impedância; operação de um circuito de amplificador de entrada de baixa alimentação com alto ganho; acoplamento CA da entrada do amplificador de entrada. No entanto, nenhum caminho de retorno CC-terra é fornecido; componentes de acoplamento de entrada RC incompatíveis são usados. A arquitetura interna de amplificadores de entrada com diferentes topologias para diferentes necessidades varia, dependendo dos objetivos da aplicação final e do uso pretendido do amplificador de entrada. Cada arquitetura tem suas próprias vantagens e desvantagens em relação às outras. Por exemplo, amplificadores de instrumentação tradicionais de três amplificadores operacionais limitam a faixa de tensão de modo comum, tornando-os inadequados para aplicações de detecção de aterramento. E sua taxa de rejeição de modo comum (CMRR) é limitada pelos requisitos de casamento de resistor. A topologia de realimentação de corrente, por outro lado, fornece CMRR independente da incompatibilidade de resistor, o que permite a detecção de aterramento sem adicionar uma bomba de carga potencialmente ruidosa. A topologia de realimentação de corrente, que combina técnicas de auto-zeragem e corte, oferece muitas vantagens em aplicações onde medições precisas são necessárias. Início rápido do amplificador de instrumentação Um amplificador de instrumentação é um bloco de circuito de ganho de loop infinito com entrada diferencial e saída single-ended. Os amplificadores de instrumentação normalmente também têm uma entrada de referência para permitir que o usuário desloque o nível da tensão de saída para cima ou para baixo. O usuário também pode definir o ganho com um ou mais resistores internos ou externos. Amplificadores de instrumentação vs. Amplificadores operacionais Para muitas aplicações, as características CMR são importantes para extrair sinais fracos do fundo de ruído, zumbido ou tensões de offset CC. Tanto os amplificadores operacionais quanto os amplificadores de instrumentação têm algum tipo de característica CMR. No entanto, os amplificadores de instrumentação impedem que sinais de modo comum apareçam na saída do amplificador. Embora os amplificadores operacionais também tenham CMR, a tensão de modo comum geralmente é entregue à saída com o sinal em um ganho unitário. A maioria dos amplificadores de instrumentação usa 3 amplificadores operacionais dispostos em dois estágios: um pré-amplificador consistindo de dois amplificadores operacionais, seguido por um amplificador diferencial. O pré-amplificador fornece alta impedância de entrada, baixo ruído e ganho. Amplificadores diferenciais rejeitam ruído de modo comum e fornecem algum ganho adicional quando necessário. Os amplificadores de instrumentação percorreram um longo caminho desde sua invenção, começando com amplificadores de instrumentação tradicionais usando dois e três amplificadores operacionais, ou um amplificador diferencial diferencial simples (DDA). Eles têm diferentes topologias para atender a uma ampla gama de necessidades de uma variedade de áreas de aplicação. A ADI Corporation dos Estados Unidos é a primeira a desenvolver com sucesso um amplificador de instrumentação integrado monolítico. Tomando o AD620 como exemplo, a calibração de valor absoluto permite ao usuário calibrar o ganho com apenas um resistor, com uma precisão de 0,15% em G = 100.

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