Fungsi utama dari CMRR (rasio penolakan mode-umum).
Penguat instrumentasi IC merupakan unsur penting dalam mendesain rangkaian sebab karakteristiknya menyerupai CMRR tinggi, gain loop terbuka tinggi, drift rendah serta rendah DC offset, dll
Apa itu Penguat Instrumentasi?
Penguat instrumentasi dipakai untuk memperkuat sinyal tingkat sungguh rendah, menolak kegaduhan dan sinyal gangguan. Contohnya sanggup berupa detak jantung, tekanan darah, suhu, gempa bumi dan sebagainya. Oleh sebab itu, karakteristik penting dari penguat instrumentasi yang bagus merupakan selaku berikut.- Input ke penguat instrumentasi akan memiliki energi sinyal yang sungguh rendah. Oleh sebab itu penguat instrumentasi mesti memiliki gain tinggi dan mesti akurat.
- Gain mesti mudah diadaptasi dengan menggunakan kendali tunggal.
- Itu mesti memiliki Impedansi Input Tinggi dan Impedansi Output Rendah untuk menangkal pemuatan.
- Penguat Instrumentasi mesti memiliki CMRR Tinggi sebab output transduser umumnya akan berisi sinyal mode lazim menyerupai kegaduhan saat ditransmisikan lewat kabel panjang.
- Itu juga mesti memiliki Tingkat Pembakaran Tinggi untuk menanggulangi waktu peningkatan tajam insiden dan mengobrol ayunan tegangan output maksimum yang tidak terdistorsi.
Penguat Instrumentasi menggunakan Op Amp
Penguat instrumentasi menggunakan rangkaian Op-amp (penguat amplifier) ditampilkan di bawah. Op-amp 1 & 2 merupakan Op-amp non-inverting dan op-amp 3 merupakan perbedaan penguat. Ketiga Op-amp ini bahu-membahu membentuk penguat instrumentasi.Output tamat penguat instrumentasi Vout merupakan perbedaan yang diperkuat dari sinyal input yang dipraktekkan pada terminal input Op-amp 3. Biarkan output Op-amp 1 dan Op-amp 2 masing-masing menjadi Vo1 dan Vo2.
Kemudian, Vout = (R3/R2) (Vo1-Vo2)
Lihatlah pada tahap input penguat instrumentasi menyerupai yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Penguat instrumentasi derivasi dibahas di bawah.
Potensi pada simpul A merupakan tegangan input V1. Karenanya potensi pada simpul B juga V1, dari desain pendek virtual. Dengan demikian, potensi pada simpul G juga V1.
Potensi pada simpul D merupakan tegangan input V2. Karenanya potensi pada simpul C juga V2, dari virtual pendek. Dengan demikian, potensi pada simpul H juga V2.
Cara kerja penguat instrumentasi adalah, Idealnya arus ke Op-amp tahap input merupakan nol. Oleh sebab itu arus I lewat resistor R1, Rgain, dan R1 tetap sama.
Menerapkan hukum Ohm antara node E dan F,
I = (Vo1-Vo2)/(R1 + Rgain + R1) ………………………. (1)
I = (Vo1-Vo2)/(2R1 + Rgain)
Karena tidak ada arus yang mengalir ke input Op-amp 1 & 2, arus I antara node G dan H sanggup diberikan sebagai,
I = (VG-VH)/Rgain = (V1-V2)/Rgain ………………………. (2)
Menyamakan persamaan 1 dan 2,
(Vo1-Vo2)/(2R1 + Rgain) = (V1-V2)/Rgain
(Vo1-Vo2) = (2R1 + Rgain) (V1-V2)/Rgain ………………………. (3)
Output dari perbedaan penguat diberikan sebagai,
Vout = (R3/R2) (Vo1-Vo2)
Oleh sebab itu, (Vo1 - Vo2) = (R2/R3) Vout
Mengganti nilai (Vo1 - Vo2) nilai dalam persamaan 3, kita dapatkan
(R2/R3) Vout = (2R1 + Rgain) (V1-V2)/Rgain
yakni Vout = (R3/R2) {(2R1 + Rgain)/Rgain} (V1-V2)
Persamaan di atas mengobrol tegangan output dari penguat instrumentasi.
Gain keseluruhan amplifier diberikan oleh perumpamaan (R3/R2) {(2R1 + Rgain)/Rgain}.
Gain tegangan keseluruhan dari penguat instrumentasi sanggup diatur dengan menyesuaikan nilai resistor Rgain.
Redaman sinyal mode lazim untuk penguat instrumentasi ditawarkan oleh perbedaan penguat
Kelebihan dari Penguat Instrumentasi
Kelebihan dari penguat instrumentasi termasuk berikut ini.- Kelebihan dari rangkaian penguat instrumentasi tiga Op-amp sanggup dengan mudah divariasikan dengan menyesuaikan nilai cuma satu Rgain resistor.
- Gain dari penguat (amplifier) cuma tergantung pada resistor eksternal yang digunakan.
- Impedansi input sungguh tinggi sebab konfigurasi pengikut emiter dari amplifier 1 dan 2
- Impedansi output dari penguat instrumentasi sungguh minim sebab perbedaan penguat3.
- CMRR pada Op-amp 3 sungguh tinggi dan nyaris semua sinyal mode lazim akan ditolak.
Aplikasi Penguat Instrumentasi
Aplikasi dari penguat instrumentasi termasuk berikut ini.- Penguat (Amplifier) ini utamanya melibatkan di mana keakuratan perolehan diferensial tinggi diperlukan, kekuatan mesti dipertahankan di lingkungan yang bising, serta di mana ada sinyal mode lazim yang besar. Beberapa aplikasi adalah
- Penguat instrumentasi dipakai dalam akuisisi data dari transduser output daya kecil menyerupai termokopel, pengukur regangan, pengukuran jembatan Wheatstone, dll.
- Penguat (Amplifier) ini dipakai dalam navigasi, medis, radar, dll.
- Penguat (Amplifier) ini dipakai untuk memajukan rasio S/N ( sinyal kepada noise ) dalam aplikasi audio menyerupai sinyal audio dengan amplitudo rendah.
- Penguat (Amplifier) ini dipakai untuk pencitraan serta akuisisi data video dalam pengkondisian sinyal berkecepatan tinggi.
- Penguat (Amplifier) dipakai dalam metode kabel RF untuk amplifikasi sinyal frekuensi tinggi.
Perbedaan antara Op-amp (Penguat Operasional) dan Penguat Instrumentasi
- Perbedaan utama antara Op-amp dan penguat instrumentasi merupakan selaku berikut.
- Sebuah Op-amp (penguat operasional) merupakan salah satu jenis rangkaian terpadu
- Penguat instrumentasi merupakan salah satu jenis penguat diferensial
- Penguat instrumentasi sanggup dibangun dengan tiga Op-amp.
- Penguat diferensial sanggup dibangun dengan Op-amp tunggal.
- Tegangan output dari penguat diferensial akan terpengaruh sebab resistor mismatch
- Penguat instrumentasi menampilkan penguatan dengan resistor tunggal pada fasa primernya yang tidak membutuhkan pencocokan resistor.
