ஒப் பயன்படுத்தி கருவி பெருக்கி சுற்று

ஏறக்குறைய அனைத்து வகையான சென்சார்கள் மற்றும் மின்மாற்றிகள் ஒளி, வெப்பநிலை, எடை போன்ற நிஜ உலக அளவுருக்களை நமது மின்னணு அமைப்புகள் புரிந்து கொள்ள மின்னழுத்த மதிப்புகளாக மாற்றுகின்றன. இந்த மின்னழுத்த மட்டத்தின் மாறுபாடு உண்மையான உலக அளவுருக்களை பகுப்பாய்வு செய்ய / அளவிட எங்களுக்கு உதவும், ஆனால் பயோமெடிக்கல் சென்சார்கள் போன்ற சில பயன்பாடுகளில் இந்த மாறுபாடு மிகச் சிறியது (குறைந்த-நிலை சமிக்ஞைகள்) மற்றும் நிமிட மாறுபாட்டைக் கூட கண்காணிப்பது மிகவும் முக்கியம் நம்பகமான தரவைப் பெறுங்கள். இந்த பயன்பாடுகளில் ஒரு கருவி பெருக்கி பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஒரு கருவி பெருக்கி அக்கா ஐ.என்.ஓ அல்லது இன்-ஆம்ப்ஸ் பெயர் குறிப்பிடுவது மின்னழுத்தத்தின் மாறுபாட்டை அதிகரிக்கிறது மற்றும் வேறு எந்த ஒப்-ஆம்ப்களையும் போல வேறுபட்ட வெளியீட்டை வழங்குகிறது. ஆனால் ஒரு சாதாரண பெருக்கியைப் போலல்லாமல், இன்ஸ்ட்ரூமென்டேஷன் பெருக்கிகள் நல்ல வேறுபாட்டுடன் அதிக உள்ளீட்டு மின்மறுப்பைக் கொண்டிருக்கும், அதே நேரத்தில் பொதுவான பயன்முறை சத்தம் நிராகரிப்பை முழு மாறுபட்ட உள்ளீடுகளுடன் வழங்கும். நீங்கள் இப்போது அதைப் பெறாவிட்டால் பரவாயில்லை, இந்த கட்டுரையில் இந்த இன்ஸ்ட்ரூமென்டேஷன் பெருக்கிகள் பற்றி அறிந்து கொள்வோம், மேலும் இந்த ஐ.சி.க்கள் ஒப்- ஆம்ப்ஸை விட ஒப்பீட்டளவில் விலை உயர்ந்தவை என்பதால் எல்.எம்.385 அல்லது எல்.எம் 324 போன்ற சாதாரண ஒப்- ஆம்பை ​​எவ்வாறு உருவாக்குவது என்பதையும் கற்றுக்கொள்வோம் கருவி பெருக்கி மற்றும் எங்கள் பயன்பாடுகளுக்கு அதைப் பயன்படுத்தவும். மின்னழுத்த சேர்க்கை மற்றும் மின்னழுத்த கழித்தல் சுற்று ஆகியவற்றை உருவாக்க ஒப்-ஆம்ப்ஸையும் பயன்படுத்தலாம்.

இன்ஸ்ட்ரூமென்டேஷன் ஆம்ப்ளிஃபயர் ஐசி என்றால் என்ன?

சாதாரண ஒப்-ஆம்ப்ஸ் ஐசி தவிர, ஐ.என்.ஏ 114 ஐசி போன்ற இன்ஸ்ட்ரூமென்டேஷன் பெருக்கிக்கான சில சிறப்பு வகை பெருக்கிகள் உள்ளன. இது சில குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு ஒன்றிணைந்த சில சாதாரண ஒப்-ஆம்ப்களைத் தவிர வேறில்லை. இதைப் பற்றி மேலும் புரிந்துகொள்ள, அதன் உள் சுற்று வரைபடத்திற்கான INA114 இன் தரவுத்தாள் பார்க்கலாம்.

V _IN - மற்றும் V _IN + ஆகிய இரண்டு சமிக்ஞை மின்னழுத்தங்களில் ஐசி எடுப்பதை நீங்கள் காண முடியும் என்பதால், புரிந்துகொள்ள எளிதாக இருப்பதற்காக அவற்றை இப்போது வி 1 மற்றும் வி 2 என்று கருதுவோம். வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை (V _O) சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி கணக்கிட முடியும்

V _O = G (V2 - V1)

எங்கே, G என்பது op-amp இன் ஆதாயம் மற்றும் வெளிப்புற மின்தடை R _G ஐப் பயன்படுத்தி அமைக்கப்படலாம் மற்றும் கீழேயுள்ள சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்

G = 1+ (50k Ω / RG)

குறிப்பு: 50k ஓம் மதிப்பு INA114 IC க்கு மட்டுமே பொருந்தும், ஏனெனில் இது 25k (25 + 25 = 50) இன் மின்தடைகளைப் பயன்படுத்துகிறது. நீங்கள் மற்ற சுற்றுகளுக்கான மதிப்பை முறையே கணக்கிடலாம்.

எனவே அடிப்படையில் இப்போது நீங்கள் அதைப் பார்த்தால், ஒரு இன்-ஆம்ப் இரண்டு மின்னழுத்த மூலங்களுக்கிடையிலான வித்தியாசத்தை வெளிப்புற மின்தடையால் அமைக்கக்கூடிய ஆதாயத்துடன் வழங்குகிறது. இது தெரிந்திருக்கிறதா? இல்லையென்றால் டிஃபெரென்ஷியல் பெருக்கி வடிவமைப்பைப் பார்த்து மீண்டும் வாருங்கள்.

ஆமாம்!, இதுதான் ஒரு வித்தியாசமான பெருக்கி செய்கிறது, நீங்கள் உற்று நோக்கினால், மேலே உள்ள படத்தில் உள்ள ஒப்-ஆம்ப் A3 ஒரு வேறுபட்ட பெருக்கி சுற்று தவிர வேறில்லை என்பதைக் காணலாம். எனவே சாதாரண மனிதர்களைப் பொறுத்தவரை, ஒரு இன்ஸ்ட்ரூமென்டேஷன்-ஆம்ப் என்பது மற்றொரு வகையான வேறுபட்ட பெருக்கி, ஆனால் அதிக உள்ளீட்டு மின்மறுப்பு மற்றும் எளிதான ஆதாயக் கட்டுப்பாடு போன்ற பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்த நன்மைகள் வடிவமைப்பில் உள்ள மற்ற இரண்டு ஒப்-ஆம்ப் (ஏ 2 மற்றும் ஏ 1) காரணமாகும், அடுத்த தலைப்பில் இதைப் பற்றி மேலும் அறிந்து கொள்வோம்.

கருவி பெருக்கியைப் புரிந்துகொள்வது

இன்ஸ்ட்ரூமென்டேஷன் பெருக்கியை முழுமையாக புரிந்து கொள்ள, மேலே காட்டப்பட்டுள்ள படத்தை கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி அர்த்தமுள்ள தொகுதிகளாக உடைப்போம்.

நீங்கள் பார்க்க முடியும் என இன்-ஆம்ப் இரண்டு இடையக ஆப்-ஆம்ப் சுற்று மற்றும் ஒரு வேற்றுமை ஆப்-ஆம்ப் சுற்று ஒரு தொகுப்பு ஆகும். இந்த இரண்டு ஒப்-ஆம்ப் வடிவமைப்பையும் தனித்தனியாகக் கற்றுக்கொண்டோம், இப்போது அவை எவ்வாறு ஒன்றிணைந்து ஒரு மாறுபட்ட ஒப்-ஆம்பை ​​உருவாக்குகின்றன என்பதைப் பார்ப்போம்.

வேறுபட்ட பெருக்கி மற்றும் கருவி பெருக்கி இடையே வேறுபாடு

எங்கள் முந்தைய கட்டுரையில் ஒரு மாறுபட்ட பெருக்கியை எவ்வாறு வடிவமைப்பது மற்றும் பயன்படுத்துவது என்பதை நாங்கள் ஏற்கனவே கற்றுக்கொண்டோம். வேறுபட்ட பெருக்கியின் கணிசமான குறைபாடு என்னவென்றால், இது உள்ளீட்டு மின்தடையங்கள் காரணமாக மிகக் குறைந்த உள்ளீட்டு மின்மறுப்பைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் அதிக பொதுவான பயன்முறை ஆதாயத்தின் காரணமாக மிகக் குறைந்த CMRR ஐக் கொண்டுள்ளது. இடையக சுற்று காரணமாக இவை ஒரு கருவி பெருக்கியில் கடக்கப்படும்.

ஒரு மாறுபட்ட பெருக்கியில் நாம் பெருக்கியின் ஆதாய மதிப்பை மாற்ற நிறைய மின்தடைகளை மாற்ற வேண்டும், ஆனால் ஒரு மாறுபட்ட பெருக்கியில் ஒரு மின்தடை மதிப்பை சரிசெய்வதன் மூலம் ஆதாயத்தைக் கட்டுப்படுத்தலாம்.

Op-amp (LM358) ஐப் பயன்படுத்தி கருவி பெருக்கி

இப்போது op-amp ஐப் பயன்படுத்தி ஒரு நடைமுறை கருவி பெருக்கியை உருவாக்கி, அது எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைச் சரிபார்க்கலாம். ஆப்-ஆம்ப் மயமாக்கல் பெருக்கி மின்சுற்று நான் பயன்படுத்தி வருகிறேன் என்று கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

சுற்றுக்கு மூன்று ஒப்-ஆம்ப்ஸ் அனைத்தும் தேவை; நான் இரண்டு எல்எம் 358 ஐசிகளைப் பயன்படுத்தினேன். எல்எம் 358 என்பது இரட்டை தொகுப்பு ஒப்-ஆம்ப் ஆகும், இது ஒரு தொகுப்பில் இரண்டு ஒப்-ஆம்ப்ஸைக் கொண்டுள்ளது, எனவே அவற்றில் இரண்டு எங்கள் சுற்றுக்கு தேவை. இதேபோல் நீங்கள் மூன்று ஒற்றை தொகுப்பு LM741 op-amp அல்லது ஒரு குவாட் தொகுப்பு LM324 op-amp ஐப் பயன்படுத்தலாம்.

மேலே உள்ள சுற்றில், op-amp U1: A மற்றும் U1: B மின்னழுத்த இடையகமாக செயல்படுகிறது, இது உயர் உள்ளீட்டு மின்மறுப்பை அடைய உதவுகிறது. ஒப்-ஆம்ப் யு 2: ஒரு வேறுபட்ட ஒப்-ஆம்பாக செயல்படுகிறது. வேறுபட்ட op-amp இன் அனைத்து மின்தடையங்களும் 10k ஆக இருப்பதால், இது ஒரு ஒற்றுமை ஆதாய வேறுபாடு பெருக்கியாக செயல்படுகிறது, அதாவது வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் U2: A இன் முள் 3 மற்றும் முள் 2 க்கு இடையிலான மின்னழுத்தத்தின் வித்தியாசமாக இருக்கும்.

இன்ஸ்ட்ரூமென்டேஷன் பெருக்கி மின்சுற்று வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் சூத்திரங்கள் கீழே பயன்படுத்தி கணக்கிட முடியும்.

Vout = (V2-V1) (1+ (2R / Rg))

எங்கே, ஆர் = மின்தடை சுற்றுக்கு மதிப்பு. இங்கே R = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = R7 இது 10k ஆகும்

Rg = ஆதாய எதிர்ப்பி. இங்கே Rg = R1 இது 22 கி.

எனவே R மற்றும் Rg இன் மதிப்பு பெருக்கியின் ஆதாயத்தை தீர்மானிக்கிறது. ஆதாயத்தின் மதிப்பைக் கணக்கிடலாம்

ஆதாயம் = (1+ (2R / Rg))

கருவி பெருக்கியின் உருவகப்படுத்துதல்

உருவகப்படுத்தும்போது மேலே உள்ள சுற்று பின்வரும் முடிவுகளைத் தருகிறது.

நீங்கள் பார்க்க முடியும் என உள்ளீட்டு மின்னழுத்தங்கள் V1 2.8V மற்றும் V2 3.3V ஆகும். R இன் மதிப்பு 10k மற்றும் Rg இன் மதிப்பு 22k ஆகும். இந்த மதிப்புகள் அனைத்தையும் மேலே உள்ள சூத்திரங்களில் வைப்பது

Vout = (V2-V1) (1+ (2R / Rg)) = (3.3-2.8) (1+ (2x10 / 22)) = (0.5) * (1.9) = 0.95 வி

வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தின் மதிப்பு 0.95V ஆக இருக்கும், இது மேலே உள்ள உருவகப்படுத்துதலுடன் பொருந்துகிறது. எனவே மேலே உள்ள சுற்றுகளின் ஆதாயம் 1.9 மற்றும் மின்னழுத்த வேறுபாடு 0.5 வி ஆகும். எனவே இந்த சுற்று அடிப்படையில் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தங்களுக்கிடையிலான வித்தியாசத்தை அளவிடும் மற்றும் அதை ஆதாயத்துடன் பெருக்கி வெளியீட்டு மின்னழுத்தமாக உருவாக்கும்.

மின்தடை Rg முழுவதும் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் V1 மற்றும் V2 தோன்றுவதையும் நீங்கள் கவனிக்கலாம், இது Op-amp U1: A மற்றும் U1: B இன் எதிர்மறையான பின்னூட்டத்தின் காரணமாகும். Rg முழுவதும் மின்னழுத்த வீழ்ச்சி V1 மற்றும் V2 க்கு இடையிலான மின்னழுத்த வேறுபாட்டிற்கு சமம் என்பதை இது உறுதி செய்கிறது, இது மின்தடையங்கள் R5 மற்றும் R6 வழியாக சம அளவு மின்னோட்டத்தை பாய்ச்சுவதற்கு காரணமாகிறது. மின்தடையங்களுக்கு முன் மின்னழுத்தத்தை நீங்கள் அளந்தால், ஒப்-ஆம்ப் U1: A மற்றும் U1: B இலிருந்து உண்மையான வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தைக் காணலாம், இதன் வேறுபாடு உருவகப்படுத்துதலில் மேலே காட்டப்பட்டுள்ளபடி வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்திற்கு சமமாக இருக்கும்.

வன்பொருளில் கருவி பெருக்கி சுற்று சோதனை

போதிய கோட்பாடு உண்மையில் அதே சுற்றுவட்டத்தை ஒரு பிரெட்போர்டில் உருவாக்கி மின்னழுத்த அளவை அளவிட உதவுகிறது. எனது இணைப்பு அமைப்பு கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

நாங்கள் முன்பு கட்டிய பிரெட் போர்டு மின்சாரம் பயன்படுத்தினேன். இந்த வாரியம் 5 வி மற்றும் 3.3 வி இரண்டையும் வழங்க முடியும். சிக்னல் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் வி 2 ஆக எனது ஒப்-ஆம்ப்ஸ் மற்றும் 3.3 வி இரண்டையும் ஆற்றுவதற்கு 5 வி ரெயிலைப் பயன்படுத்துகிறேன். மற்ற உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் V2 எனது RPS ஐப் பயன்படுத்தி 2.8V ஆக அமைக்கப்பட்டுள்ளது. நான் R க்கு 10k மின்தடையையும், R1 க்கு 22k மின்தடையையும் பயன்படுத்தியுள்ளதால், சுற்றுகளின் ஆதாயம் 1.9 ஆக இருக்கும். வேறுபாடு மின்னழுத்தம் 0.5 வி மற்றும் ஆதாயம் 1.9 தயாரிப்பு ஆகும், இதன் விளைவாக 0.95 வி வெளியீட்டு மின்னழுத்தமாக நமக்கு கிடைக்கும், இது ஒரு மல்டிமீட்டரைப் பயன்படுத்தி படத்தில் அளவிடப்படுகிறது மற்றும் காட்டப்படும். மயமாக்கல் பெருக்கி மின்சுற்று முழுமையான தொழிலாளர் வீடியோவில் நிகழ்ச்சி கீழே உள்ள இணைப்பின் மூலம்.

இதேபோல் மேலே விவாதிக்கப்பட்ட சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி தேவையான லாபத்தை அமைக்க R1 இன் மதிப்பை மாற்றலாம். ஒற்றை மின்தடையைப் பயன்படுத்தி இந்த பெருக்கியின் ஆதாயத்தை மிக எளிதாக கட்டுப்படுத்த முடியும் என்பதால், இது பெரும்பாலும் ஆடியோ சுற்றுகளுக்கான தொகுதி கட்டுப்பாட்டில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

நீங்கள் சுற்று புரிந்து கொண்டீர்கள் மற்றும் பயனுள்ள ஒன்றைக் கற்றுக் கொண்டீர்கள் என்று நம்புகிறேன். உங்களிடம் ஏதேனும் கேள்விகள் இருந்தால் அவற்றை கீழே உள்ள கருத்துப் பிரிவில் விடவும் அல்லது விரைவான பதிலுக்கு மன்றத்தைப் பயன்படுத்தவும்.