Jaka jest różnica między wzmacniaczami operacyjnymi, różnicowymi i oprzyrządowaniem?

RS Components wymienia trzy kategorie podobnych wzmacniaczy: wzmacniacze operacyjne , różnicowe i oprzyrządowanie . Myślę, że powinna istnieć jedna sekcja o nazwie Wzmacniacze operacyjne. Dlaczego istnieją te trzy osobne sekcje? Jakie jest znaczenie tej różnicy?

Wzmacniacz operacyjny jest układem scalonym i jest swego rodzaju elementem składowym. Wejścia (V + i V-) wzmacniacza operacyjnego mają bardzo wysoką impedancję i dlatego bardzo mało prądu trafia na te wejścia. Ogólna formuła działania wzmacniacza operacyjnego to Vout = A * (V + - V-), a A jest bardzo dużą liczbą. Po podłączeniu w trybach sprzężenia zwrotnego wzmacniacz operacyjny może mieć wiele różnych konfiguracji (chociaż wzmocnienie „otwartej pętli” jest bardzo dużą liczbą.

Wzmacniacz różnicowy z definicji działa również w relacji Vout = A * (V + - V-), ale A może być znacznie mniejszą liczbą niż we wzmacniaczu operacyjnym pracującym w otwartej pętli, a prądy na wejściach niekoniecznie zero. Impedancja wejściowa może być stosunkowo niska, a impedancja wejściowa dla każdego wejścia nie musi być taka sama. Wzmacniacz różnicowy może być zbudowany z jednego lub więcej wzmacniaczy operacyjnych i niektórych oporników lub może być wykonany z bardziej podstawowych części, takich jak tranzystory.

Wzmacniacz instrumentalny to specjalny rodzaj wzmacniacza różnicowego. Zasadniczo jest to wzmacniacz różnicowy, ale impedancje wejściowe na dwóch wejściach są bardzo wysokie (co oznacza bardzo małe prądy wejściowe) i są takie same dla każdego wejścia. Zwykle istnieje sposób na zmianę wzmocnienia jednym opornikiem. Bardzo często wzmacniacz instrumentalny ma konfigurację z trzema wzmacniaczami operacyjnymi (lub odpowiednikiem), z dwoma wzmacniaczami operacyjnymi służącymi jako stopień wejściowy, a stopień wyjściowy jest prostym wzmacniaczem różnicowym z jednym punktem operacyjnym z punktem odniesienia, którego można użyć do przesunięcia wokół linii bazowej. Ponieważ rezystory wzmacniacza różnicowego są zwykle przycinane laserowo w układzie scalonym, tłumienie w trybie wspólnym jest bardzo wysokie. Istnieją również dwie konfiguracje wzmacniacza instrumentacyjnego wzmacniacza operacyjnego,

Wzmacniacz operacyjny będzie na ogół zaprojektowany w taki sposób, aby przy stosowaniu w odpowiednim systemie sprzężenia zwrotnego wejścia zawsze znajdowały się w określonej tolerancji równości; większość wzmacniaczy operacyjnych jest projektowanych z wejściem o wysokiej impedancji, chociaż stopień „wysoki” może się różnić.

Wzmacniacz różnicowy będzie zasadniczo przeznaczony do pomiaru różnicy napięcia między dwoma wejściami; wzmacniacze różnicowe często mają zrównoważony, ale skończony opór wejściowy, a wiele z nich może pracować z napięciami wejściowymi znacznie poza szynami. Jednym z największych problemów z takimi wzmacniaczami jest to, że jeśli wejścia są podłączone do rzeczy, które mają różne rezystancje, prąd wpływający do nich lub z nich wpływa na nie w różny sposób.

Wzmacniacz oprzyrządowania, podobnie jak inne rodzaje wzmacniaczy różnicowych, jest przeznaczony do pomiaru różnicy między napięciami wejściowymi. Jednak w przeciwieństwie do wielu innych wzmacniaczy różnicowych, wzmacniacz instrumentalny doprowadzi oba wejścia bezpośrednio do nieodwracającego stopnia wzmacniacza o wysokiej impedancji bez żadnego obciążenia rezystancyjnego. Oznacza to, że oba wejścia muszą znajdować się w szynach zasilających, ale brak obciążenia rezystancyjnego oznacza, że ​​żaden znaczący prąd nie musi wpływać do wejść ani z nich; to z kolei oznacza, że ​​nawet jeśli wejścia są podłączone do rzeczy o różnych oporach, różnice takie nie będą zakłócały dokładności pomiaru.

Wzmacniacze operacyjne są urządzeniami ogólnego zastosowania, które mogą być stosowane w wielu aplikacjach. Jeśli wymagania nie są zbyt rygorystyczne, można je wykorzystać do wykonania wzmacniaczy różnicowych i instrumentalnych. Wzmacniacze różnicowe są specjalnie zaprojektowane w celu wzmocnienia różnicy między 2 sygnałami wejściowymi. Mogą zawierać specjalnie dobrane rezystory, które pomogą zoptymalizować tę funkcję. Wzmacniacze oprzyrządowane są specjalnie zaprojektowane do zastosowań wymagających doskonałej charakterystyki prądu stałego, wysokiej impedancji wejściowej, niskiego szumu i znoszenia. Mogą również zawierać wbudowane rezystory, aby umożliwić wybór wzmocnienia bez użycia komponentów zewnętrznych. Ponieważ wzmacniacze różnicowe i oprzyrządowanie nie są wzmacniaczami operacyjnymi ogólnego przeznaczenia, zwykle są wymienione w osobnych kategoriach. Chociaż nie jest tak wszechstronny jak wzmacniacz operacyjny,

Wzmacniacze operacyjne mają dwa wejścia i jedno wyjście.

Wzmacniacze instrumentalne mają zwykle trzy wejścia (ref to wejście) oraz funkcję kontroli wzmocnienia i jedno wyjście.

Wzmacniacze różnicowe mają zwykle dwa wyjścia i zwykle dwa wejścia.

Żadne z nich nie jest bezpośrednio elektrycznie wymienne, a jest to działanie i zwykle funkcjonalne.

Wszystkie mają na celu rozwiązanie różnych rozwiązań.