Pengertian Instrument Amplifier, Prinsip Kerja dan Fungsinya!

{tocify} $title={Daftar Isi}

Penguat Instrumentasi adalah penguat dasar dan perancangan ini dapat dilakukan berdasarkan kebutuhan dalam aplikasi yang berbeda. Misalnya, pengukuran suhu atau mungkin kelembaban untuk aplikasi industri. Pengukuran ini harus dikonversi dalam bentuk sinyal listrik. Akhirnya, sinyal ini harus diberikan sebagai input ke penguat ini sehingga penguatan sinyal dapat diperoleh. Tujuan utama dari amplifier ini adalah untuk menghilangkan noise dari rangkaian. Persyaratan dasar yang harus diperhatikan saat merancang amplifier ini adalah ia harus memiliki resistansi pada input harus tinggi, Common-Mode Rejection Ratio (CMRR) harus dipertahankan tinggi dengan laju perubahan tegangan pada level tinggi tetapi resistansi pada output harus rendah untuk pencocokan impedansi.

Apa itu Penguat Instrumentasi/Instrument Amplifier ?

Definisi: Amplifier dasar yang dirancang untuk memperkuat sinyal keluaran tingkat rendah. Ini dirancang sedemikian rupa sehingga saat memperkuat sinyal, itu menghilangkan kebisingan dan gangguan. Amplifier jenis ini dapat didefinisikan sebagai penguat Instrumentasi/Instrument Amplifier

Amplifier Gitar

Karakteristik Instrument Amplifier

Poin-poin penting yang perlu diperhatikan dalam amplifier ini adalah sebagai berikut:

Amplifier ini dikenal untuk amplifikasi sinyal output tingkat rendah. Oleh karena itu ia harus memiliki nilai keuntungan yang tinggi.

Ini berisi jumlah yang lebih tinggi dari impedansi input.

Ini memiliki jumlah impedansi keluaran yang rendah. Untuk melindungi sirkuit dari efek pembebanan.

Untuk menghasilkan hasil yang maksimal sehingga dapat menghasilkan sinyal keluaran yang tidak terdistorsi. Itu harus memiliki tingkat perubahan tegangan yang tinggi.

CMRR tinggi merupakan pertimbangan yang paling penting karena input dari amplifier ini berasal dari output transduser.

Dengan cara ini, penguat instrumentasi memiliki karakteristik penting tertentu dibandingkan dengan penguat lainnya.

Instrument Amplifier menggunakan Op-amp

Desain penguat instrumentasi ini dapat diperoleh dengan op-amp dasar. Ini menggunakan 'tiga' op-amp untuk mendapatkan konfigurasi penguat instrumentasi. Desain dapat diimplementasikan dengan dua op-amp tetapi dengan konfigurasi 'tiga' op-amp, ini adalah yang paling banyak disukai. Pada input, terdiri dari dua op-amp dan pada output, satu op-amp dianggap.

Input diterapkan ke amplifier non-pembalik yang ada pada input. Keluaran dari penguat ini dapat diberikan sebagai masukan ke penguat diferensial. Idealnya, penguatan untuk penguat non-pembalik harus satu. Namun dalam kasus ini, resistor terhubung ke output amplifier ini. Oleh karena itu potensiometer dapat dihubungkan di sirkuit ini sehingga gain variabel dapat diperoleh.

Rangkaian Penguat Instrumentasi/Instrument Amplifier

Seperti dibahas sebelumnya, ini terdiri dari dua penguat non-pembalik bersama dengan penguat diferensial. Ini terdiri dari resistor dengan terminal masing-masing. Tujuannya adalah untuk merancang penguat dengan nilai CMRR tinggi bersama dengan nilai maksimum sinyal yang tidak terdistorsi.

Rangkaian

Prinsip kerja

Prinsip kerja Instrument Amplifier memerlukan langkah-langkah berikut.

Amplifier awal seperti yang non-pembalik dianggap sebagai buffer. Dapat dibuktikan dari rangkaian bahwa untuk kedua buffer tersebut tiga resistor dihubungkan.

Nilai resistor yang terhubung dalam rangkaian akan sama. Kecuali untuk resistor R gain.

Pada titik 1 di sirkuit, tegangan akan dianggap sebagai V1.

Demikian pula, pada titik 2, tegangan akan dianggap sama dengan V 2.

Penurunan potensial yang dihasilkan pada penguatan R adalah perbedaan antara tegangan V 1 dan V 2.

Karena alasan inilah arus mengalir melalui titik tersebut yaitu melalui penguatan R. Hal ini menunjukkan bahwa tidak ada aliran arus yang diamati melalui umpan balik.

Kemudian ini menghasilkan jumlah arus yang sama melalui resistor yang terhubung di atas dan di bawah dalam rangkaian.

Dengan cara diatas, Instrument Amplifier bekerja.

Turunan Penguat Instrumentasi

Derivasi untuk tegangan keluaran amplifier ini dapat diperoleh sebagai berikut:

Vout = (R3/R2)(V1-V2)

Mari kita lihat tahap input yang ada pada penguat instrumentasi.

Input stage

Dari tahap input, jelas bahwa karena konsep simpul virtual, tegangan pada simpul 1 adalah V1. Demikian pula, tegangan pada simpul pada rangkaian di atas adalah V2. Awalnya, arus yang melalui op-amp dianggap nol. Oleh karena itu tidak ada arus yang dapat mengalir melalui resistor.

Pada simpul 3 dan simpul 4, persamaan arus dapat diperoleh dengan penerapan hukum ohm. Oleh karena itu persamaannya adalah

I = (V1-V2)/(R1+Rgain+R1)….(1)

I= (V1-V2)/(2R1+Rgain)….(2)

Seperti yang dianggap tidak ada arus yang mengalir melalui resistor pada input. Persamaan pada simpul 1 dan 2 adalah

I = (V1-V2)/Rgain

Saat menyamakan kedua persamaan saat ini

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

Persamaan output dari penguat diferensial dapat diberikan sebagai:

Vout = (R3/R2)(V1-V2)

(V1-V2) = (R3/R2) Vout

Dengan mensubstitusi persamaan di atas ke dalam (3)

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

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

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

Dengan cara ini, persamaan tegangan keluaran penguat ini dapat diturunkan.

Fungsi

Fungsi Instrument Amplifier melibatkan ketika lingkungan memiliki kebisingan yang tinggi. Persyaratan amplifier ini adalah untuk mencapai gain yang tinggi. Fungsi dari amplifier ini adalah sebagai berikut:

Dalam amplifikasi sinyal dengan frekuensi tinggi, amplifier ini lebih disukai.

Dalam sistem di mana akuisisi data diperlukan, amplifier ini digunakan.

Secara praktis, dalam desain pengukur intensitas cahaya, sistem kontrol suhu amplifier ini digunakan.

Jadi, Instrument Amplifier ini lebih disukai, di mana parameter fisik harus diukur. Namun input ke amplifier ini akan berasal dari hasil transduser. Karena sinyal harus diubah menjadi listrik sebelum harus diberikan ke amplifier. Rangkaian penguat instrumentasi ini melibatkan penguat non-pembalik dan penguat diferensial. Bahkan konsep simpul virtual digunakan dalam rangkaian penguat instrumentasi ini. Di kawasan industri, amplifier ini memainkan peran utama. Akhirnya, pemantauan fisik menjadi lebih mudah karena amplifier ini. Dapatkah Anda menjelaskan mengapa penguat non-pembalik lebih disukai daripada penguat pembalik di sirkuit ini?