Sebuah penguat instrumentasi adalah salah satu jenis IC (sirkuit terintegrasi) , terutama digunakan untuk memperkuat sinyal. Penguat ini berada di bawah keluarga penguat diferensial karena meningkatkan disparitas antara dua input. Fungsi utama penguat ini adalah untuk mengurangi kebisingan berlebih yang dipilih oleh rangkaian. Kapasitas untuk menolak kebisingan sudah biasa bagi setiap pin IC yang dikenal sebagai CMRR (rasio penolakan mode umum) . Itu IC penguat instrumentasi adalah komponen penting dalam perancangan rangkaian karena karakteristiknya seperti CMRR tinggi, gain loop terbuka tinggi, drift rendah serta offset DC rendah, dll.

Apa itu Penguat Instrumentasi?

Penguat instrumentasi digunakan untuk memperkuat sinyal level sangat rendah, menolak sinyal noise dan interferensi. Contohnya bisa detak jantung, tekanan darah, suhu, gempa bumi dan sebagainya. Oleh karena itu, karakteristik penting dari penguat instrumentasi yang baik adalah sebagai berikut.

Masukan ke penguat instrumentasi akan memiliki energi sinyal yang sangat rendah. Oleh karena itu penguat instrumentasi harus memiliki penguatan yang tinggi dan harus akurat.
Penguatan harus mudah disesuaikan menggunakan satu kontrol.
Itu harus memiliki Impedansi Input Tinggi dan Impedansi Output Rendah untuk mencegah pembebanan.
Penguat Instrumentasi harus memiliki CMRR Tinggi sejak transduser keluaran biasanya akan berisi sinyal mode umum seperti derau saat dikirim melalui kabel panjang.
Itu juga harus memiliki Tingkat Perubahan Tegangan Tinggi untuk menangani waktu kejadian yang tajam dan memberikan ayunan tegangan keluaran maksimum yang tidak terdistorsi.

Penguat Instrumentasi menggunakan Op Amp

Itu penguat instrumentasi menggunakan sirkuit op-amp ditampilkan di bawah. Itu op-amp 1 & 2 adalah penguat non-pembalik dan op-amp 3 adalah a penguat perbedaan . Ketiga op-amp ini bersama-sama membentuk penguat instrumentasi. Keluaran akhir penguat instrumentasi Vout adalah perbedaan yang diperkuat dari sinyal masukan yang diterapkan ke terminal masukan op-amp 3. Biarkan keluaran op-amp 1 dan op-amp 2 masing-masing adalah Vo1 dan Vo2.

Penguat Instrumentasi menggunakan Op Amp

Kemudian, Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)

Lihatlah tahap input penguat instrumentasi seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Itu turunan penguat instrumentasi dibahas di bawah ini.

Potensial pada node A adalah tegangan input V1. Karenanya potensi pada node B juga V1, dari konsep pendek virtual. Jadi, potensi di simpul G juga V1.

Potensial pada node D adalah tegangan input V2. Karenanya potensi pada node C juga V2, dari virtual short. Jadi, potensi di simpul H juga V2.

Tahap Input dari Penguat Instrumentasi

Itu cara kerja penguat instrumentasi adalah, Idealnya arus ke op-amp tingkat masukan adalah nol. Oleh karena itu arus saya lalui 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 dapat diberikan sebagai,

I = (VG-VH) / Rgain = (V1-V2) / Rgain ……………………….(dua)

Menyamakan persamaan 1 dan 2,

(Vo1-Vo2) / (2R1 + Rgain) = (V1-V2) / Rgain

(Vo1-Vo2) = (2R1 + Rgain) (V1-V2) / Rgain ………………………. (3)

Output dari penguat perbedaan diberikan sebagai,

Vout = (R3 / R2) (Vo1-Vo2)

Karena itu, (Vo1 - Vo2) = (R2 / R3) Vout

Mengganti (Vo1 - Vo2) nilai dalam persamaan 3, kita dapatkan

“sistem penyiraman tanaman bertenaga surya ”

(R2 / R3) Vout = (2R1 + Rgain) (V1-V2) / Rgain

yaitu Vout = (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} (V1-V2)

Persamaan di atas memberikan tegangan keluaran dari penguat instrumentasi.

Keuntungan keseluruhan penguat diberikan oleh istilah (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} .

Keuntungan tegangan keseluruhan dari sebuah penguat instrumentasi dapat dikontrol dengan mengatur nilai resistor Rgain.

Redaman sinyal mode umum untuk penguat instrumentasi disediakan oleh penguat perbedaan.

Keuntungan dari Penguat Instrumentasi

Itu keuntungan dari penguat instrumentasi termasuk yang berikut ini.

Keuntungan dari tiga op-amp Peralatan sirkuit penguat dapat dengan mudah divariasikan dengan menyesuaikan nilai hanya satu resistor Rgain.
Keuntungan penguat hanya bergantung pada resistor eksternal yang digunakan.
Impedansi masukan sangat tinggi karena konfigurasi pengikut emitor pada penguat 1 dan 2
Impedansi keluaran dari penguat instrumentasi sangat rendah karena perbedaan penguat3.
CMRR dari op-amp 3 sangat tinggi dan hampir semua sinyal mode umum akan ditolak.

Aplikasi Penguat Instrumentasi

Itu aplikasi penguat instrumentasi termasuk yang berikut ini.

Amplifier ini terutama melibatkan di mana akurasi gain diferensial tinggi diperlukan, kekuatan harus dipertahankan di lingkungan yang bising, serta di mana sinyal mode umum yang besar ada. Beberapa aplikasinya adalah
Penguat instrumentasi digunakan di akuisisi data dari output daya kecil transduser Suka termokopel , pengukur regangan, pengukuran Jembatan Wheatstone , dll.
Amplifier ini digunakan dalam navigasi, medis, radar, dll.
Amplifier ini digunakan untuk meningkatkan Rasio S / N ( sinyal terhadap kebisingan ) dalam aplikasi audio seperti sinyal audio dengan amplitudo rendah.
Amplifier ini digunakan untuk pencitraan serta akuisisi data video dalam pengkondisian sinyal berkecepatan tinggi.
Ini amplifier digunakan dalam sistem kabel RF untuk penguatan sinyal frekuensi tinggi.

Perbedaan antara Penguat Operasional dan Penguat Instrumentasi

Perbedaan utama antara penguat operasional dan penguat instrumentasi meliputi yang berikut ini.

Sebuah penguat operasional (op-amp) adalah salah satu jenis sirkuit terintegrasi
Penguat instrumentasi adalah salah satu jenis penguat diferensial
Penguat instrumentasi dapat dibangun dengan tiga penguat operasional.
Penguat diferensial dapat dibangun dengan satu penguat operasional .
Tegangan keluaran dari penguat perbedaan terpengaruh karena resistor yang tidak sesuai
Penguat instrumentasi menawarkan penguatan dengan resistor tunggal pada fasa primernya yang tidak memerlukan resistor yang cocok.

Jadi, ini semua tentang file penguat instrumentasi . Dari informasi di atas, akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahwa ini adalah sirkuit terintegrasi yang penting saat menangani kondisi tegangan rendah. Penguat penguat dapat diubah dengan mengubah resistor di sisi input. Amplifier ini memiliki resistansi masukan yang tinggi serta CMRR yang tinggi. Ini pertanyaan untukmu, apa fungsi utama dari penguat instrumentasi?