Enstrumantasyon Amplifikatörleri

+ Yorum Gönder
Elektronik ve Elektronik Bölümü Bölümünden Enstrumantasyon Amplifikatörleri ile ilgili Kısaca Bilgi
  1. 1
    Mattet
    Usta Üye
    Reklam

    Enstrumantasyon Amplifikatörleri

    Reklam



    Enstrumantasyon Amplifikatörleri

    Forum Alev
    Enstrumantasyon Amplifikatörleri
    Tanımı, Yapısı ve Çalışma Prensibi

    Enstrumantasyon yükselteçler, yüksek performanslı voltaj yükselteçleridir. Aynı zamanda bu yükselteçler, yüksek kazançlı, yüksek giriş empedanslı ve düşük çıkış empedansı gösteren fark yükselteçleridir. Kelime anlamı, yardımcı yükselteçlere karşılık gelmektedir. Enstrumantasyon yükselteçler, negatif geri beslemeden dolayı daha kararlı bir devre karakteristiğine sahiptir. Burada kullanılan geri besleme, negatif geri beslemedir. Çünkü, dirençlerle belirlenen voltaj kazancı (kapalı çevrim kazancı), dirençsiz açık çevrim kazancından daha düşüktür. Geri beslemeli kazanç daima açık çevrim kazancından (geri beslemesiz kazanç) daha kararlıdır. Her OP-AMP 'ta olduğu gibi geri beslemeli kazanç, geri beslemesiz kazançtan daha düşük olduğu için kullanılan geri besleme negatiftir. Çünkü, Pozitif geri beslemede kazanç artar, negatif geri beslemede ise kazanç azalır.
    Enstrumantasyon amplifikatörler aynı zamanda, basınç transducerinden (dönüştürücü), sıcaklık sensorundan gelen sinyalleri yükseltmede kullanılır. Bu yükselteçler, girişlerine uygulanan sinyallerinin farkını almak suretiyle çalışır.
    Uygulama Alanları

    * Yüksek Giriş Empedanslı Versiyonu
    * Yüksek Giriş Voltajlı Versiyonu
    * Yüksek Ortak Mod Tepki Oranlı Versiyonu



    Yüksek Giriş Empedanslı Versiyonu

    Yüksek giriş empedanslı enstrumantasyon yükselteç, iki adet OP-AMP 'tan oluşur. Vi1 ve Vi2 olmak üzere iki giriş kaynağı bulunur. Buradaki Vi1 ve Vi2 kaynakları, OP-AMP 'ların giriş empedansından daha büyük dirence sahip olduğundan bu devrenin çok yüksek bir giriş empedansı vardır. Bu devrenin çıkış voltaj değerini bulmak için süperpozisyon teoremi kullanılır. İki giriş kaynağı olduğu için, bir kaynağın devreye tatbik edildiği diğerinin yok sayıldığı, diğer durumda da tersi düşünülebilir.

    Bu resim Çok Büyük


    Şekil 2.46 - Yüksek Giriş Empedanslı Enstrumantasyon Yükselteç

    Vi2 Kısa devre olarak düşünülürse;

    Vout1 = [1+(R2 / R1)].[-(R4 / R3)].Vi1 olur.

    Direnç değerleri formülde yerine konulursa;

    Vout1 = [1+(1 / 100)].[-(100 / 1)].Vi1

    Vout1 = (101 / 100).[-(100 / 1)].Vi1

    Vout1 = -101.Vi1 olarak bulunur.

    Bu kez Vi1 kısa devre gibi düşünülürse;

    Vout2 = [1+(R4 / R3)].Vi2 olur.

    Direnç değerleri formülde yerine konulursa;

    Vout2 = [1+(100 / 1)].Vi2

    Vout2 = 101.Vi2 olarak bulunur.

    Bulunan iki formül birleştirilirse;

    Vo = Vout1+Vout2

    Vo = -101.Vi1+101.Vi2

    Vo = 101(Vi2 - Vi1) bulunur.




    Yüksek Giriş Voltajlı Versiyonu


    Şekil 2.47 - Yüksek Giriş Voltaj Versiyonlu Enstrumantasyon Yükselteci

    Şekil 2.47 'deki versiyonda, inverting modda çalışan 2 adet OP-AMP kullanılmıştır. Bu devre çıkışında, Vi1 ve Vi2 giriş voltajlarından küçük bir fark sağlar. Yani, iki büyük giriş voltajı arasında küçük bir fark sağlar. Çıkış voltaj değerini bulmak için ve burada Vi1 ve Vi2 olmak üzere iki adet giriş kaynağı olduğu için süperpozisyon yöntemi kullanılır.

    Vi2 = 0 durumunda;

    Vout1 = [-(R3 / R1)].[-(R6 / R4)].Vi1 olur.

    Direnç değerleri formülde yerine konulursa;

    Vout1 = [-(5K / 50K)].[-(50K / 5K)].Vi1

    Vout1 = Vi1 olur.

    Vi1 = 0 durumda ise;

    Vout2 = [-(R6 / R5)].Vi2 olur.

    Direnç değerleri formülde yerine konulursa;

    Vout2 = [-(50K / 50K)].Vi2

    Vout2 = -Vi2 olur.

    Süperpozisyon teoremine göre bulunan Vout1 ve Vout2 değerleri birleştirilirse, devrenin çıkış voltajı;

    Vo = Vout1+Vout2

    Vo = Vi1+(-Vi2)

    Vo = Vi1-Vi2 olarak bulunur.




    Yüksek Ortak Mod Tepki Oranlı Versiyonu

    Bu resim Çok Büyük


    Şekil 2.48 'de enstrumantasyon yükselteçlerden en fazla kullanılanı gösterilmiştir. OP-AMP 'larda ortak mod tepki oranı (common-mode rejection ratio -CMRR), her iki girişinde de ortak olan giriş sinyalini reddetme özelliğidir. Faz çeviren (-) ve çevirmeyen (+) girişe aynı anda uygulanan işaretin, çıkış işaretine oranına eşittir. CMRR'nin birimi dB'dir. Bu versiyondaki enstrumantasyon yükselteçlerde, parazit ve gürültüleri atma oranı da büyüktür.

    Şekil 2.48 - Yüksek Ortak Mod Tepki Oranlı Enstrumantasyon Yükselteci

    Şekil 2.48 'deki enstrumantasyon yükselteçte Vi1 ve Vi2 girişleri OP-AMP 'ların faz çevirmeyen (+) girişlerine uygulanmıştır. R3 direnciyle devrenin kazancı kontrol edilebilir. İlk iki OP-AMP çıkışından alman sinyal fark yükseltecine uygulanmıştır.
    Devrenin, çıkış voltajını bulabilmek için yine süperpozisyon teoremi kullanılır.
    Vi2 = 0 durumunda; devre non-inverting çalışma modundadır.

    Şekil 2.49(a) - Vi2 = 0 durumunda


    V3a = Vi1 [1+(R1 / R3)]

    OP-AMP 'ın giriş empedansı sonsuz olduğundan,

    V1a = Vi1 olur.

    V2a çıkış hayali toprak olduğundan V2a = 0 'dır.

    V4a = [-(R4 / R3)].Vi1 olur.



    Şekil 2.49(b) - Vi1 = 0 durumda

    V3b = [-(R1 / R3)].Vi2

    V1b = 0 (Hayali toprak olduğundan)

    V2b = Vi2

    V4b = [1+(R4 / R3)].Vi2 olur.

    3. OP-AMP 'ın faz çeviren (-) ucuna 10 KΩ 'luk direnç üzerinden uygulanan voltaj;

    V3 = V3a + V3b

    V3 = Vi1.[1+(R1 / R3)]+Vi2.[-(R1 / R3)]

    Direnç değerleri yerine konulursa;

    V3 = Vi1.[1+(45K / 10K)]+Vi2.[-(45K / 10K)]

    V3 = 5,5.Vi1-4,5.Vi2 olarak bulunur.

    3. OP-AMP 'ın (fark amp) faz çevirmeyen (+) ucuna R5 direnci üzerinde uygulanan voltaj;

    V4 = V4a + V4b

    V4 = [-(R4 / R3)].Vi1+[1+(R4 / R3)].Vi2

    Direnç değerleri formulde yerine konulursa;

    V4 = [-(45K / 10K)].Vi1+[1+(45K / 10K)].Vi2

    V4 = -4,5.Vi1+5,5.Vi2

    V4 = 5,5.Vi2-4,5.Vi1 olarak bulunur.

    Enstrumantasyon yükselteç yapısında bulunan son OP-AMP bir fark yükseltecidir. Bu fark yükselteç modundaki OP-AMP 'ın faz çeviren (-) giriş ucuna V3 sinyali, faz çevirmeyen (+) giriş ucuna ise V4 sinyali gelmektedir. Fark yükseltecinin, devredeki direnç etiketlerine göre formülü,

    Vo = [-(R6 / R2)].V3+[1+(R6 / R2)].[R7 / (R5 + R7)].V4 olur.

    Direnç değerleri formülde yerine konulursa;

    Vo = [-(100 / 10)].(5,5.Vi1 - 4,5.Vi2)+[1+(100 / 10)].[100 / (100 + 10)].(5,5.Vi2 - 4,5.Vi1)

    Vo = -10.(5,5.Vi1 - 4,5.Vi2)+10.(5,5.Vi2 - 4,5.Vi1)

    Vo = -55.Vi1+45.Vi2+55.Vi2-45.Vi1

    Vo = 100.Vi2 - 100.Vi1

    Vo = 100.( Vi2 - Vi1 ) olarak bulunur.






  2. 2
    qiapz
    Yeni Üye

    --->: Enstrumantasyon Amplifikatörleri

    Reklam



    ah keşke bir de resimleri görebilseymişiz :(







+ Yorum Gönder
5 üzerinden 5.00 | Toplam : 1 kişi