Hobby elektronica informatie: Instrumentatie-versterker met drie op-amp's

Naar de hoofdpagina

Naar de menu-page van dit hoofdstuk

SNEL ZOEKEN NAAR ELEKTRONICA PRODUCTEN

SPOTGOEDKOPE ELEKTRONICA OPRUIMING

Soms kunnen ingewikkelde problemen op een heel eenvoudige manier worden opgelost. Kwestie van gebaande paden verlaten... In dit deel van deze site geven wij tientallen uit de praktijk geboren tips, die u vast en zeker van pas komen bij het ontwerpen van uw schakelingen.

Instrumentatie-versterker met drie op-amp's Het basisschema van een instrumentatie-versterker is getekend in nevenstaande figuur. De twee linkse operationele versterkers lijken als spanningsvolgers te werken, maar dat is niet het geval! Tussen de twee inverterende ingangen is immers een weerstand R1 opgenomen en dit onderdeel speelt een belangrijke rol bij de werking. Deze weerstand staat in serie met twee andere, even grote weerstanden R2 die naar de uitgangen van de operationele versterkers gaan. De twee uitgangen van de linker op-amp's zijn verbonden met een derde op-amp die als klassieke verschilversterker is geschakeld. De vier weerstanden R3 van deze schakeling zijn identiek. De werking van een instrumentatie-versterker is zonder gebruik van wiskunde tamelijk moeilijk te doorgronden. Fysisch kan in feite alleen een benaderende verklaring van de werking worden gegeven. De twee linkse operationele versterkers zullen er naar streven het spanningsverschil tussen beide ingangen nul te maken. Vandaar dat de twee ingangssignalen U1 en U2, die worden aangeboden aan de niet-inverterende ingangen, ook worden terug gevonden op de inverterende ingangen. Deze spanningen staan echter over de weerstand R1. Het gevolg is dat over deze weerstand een spanning staat die recht evenredig is met het verschil tussen beide ingangsspanningen. Hoe groter dit verschil, hoe groter de spanning over deze weerstand. Deze spanning kan alleen maar over deze weerstand blijven bestaan als er door de weerstand een stroom vloeit die volgens de wet van Ohm deze spanning over de weerstand opwekt. Deze stroom moet ergens vandaan komen en het zal duidelijk zijn dat deze alleen vanuit de twee uitgangen van de linker op-amp's via de weerstanden R2 naar weerstand R1 kan vloeien. Hoe groter de verschilspanning op de ingangen, hoe groter deze stroom zal zijn. Maar deze stroom kan alleen maar vloeien als op de uitgangen van de linker op-amp's spanningen staan die recht evenredig zijn met het spanningsverschil tussen beide ingangen. Het zal duidelijk zijn dat het heel eenvoudig is deze schakeling te laten versterken. Het volstaat immers de weerstand R1 te verlagen om een grotere stroom door de weerstand tot gevolg te hebben en dus ook grotere uitgangsspanningen. Dat is het grote voordeel van de instrumentatie-versterker! Door middel van een potentiometer kunt u de versterking van de schakeling over een groot bereik instellen. Tweede groot voordeel is dat nu alleen de weerstanden R2 zo nauwkeurig mogelijk aan elkaar moeten zijn. De ingangstrap rond A1 en A2 versterkt dus wel spanningsverschillen tussen beide ingangen, maar zal common-mode signalen onverzwakt doorkoppelen. Als bijvoorbeeld beide ingangen op een spanning van +5 V staan, dan staan ook beide aansluitingen van de weerstand R1 op deze spanning. Er vloeit geen stroom door dit onderdeel, met als gevolg dat ook de uitgangen van A1 en A2 op +5 V staan. De linker trap van de instrumentatie-versterker zal common-mode signalen onversterkt doorkoppelen naar zijn uitgangen, maar verschilsignalen met een door de waarde van R1 bepaalde versterkingsfactor versterken. Om nu deze onversterkte common-mode signalen uit het signaal te filteren wordt de rechter, traditioneel opgebouwde verschilversterker gebruikt. Het volstaat nu echter dat deze schakeling wordt ingesteld op een versterking van 1. De common-mode spanning wordt op de bekende manier uit het signaal gefilterd, de reeds versterkte verschilspanning wordt omgezet in een even grote spanning ten opzichte van de massa.

Interessante elektronica links voor de elektronica hobbyist

Klik hier ... Kattenschrikdraad installatie houdt katten in of uit uw tuin
Klik hier ... Boeken voor de elektronicus
Klik hier ... Software voor schema tekenen, print ontwerpen en simulatie
Klik hier ... Goedkope digitale oscilloscopen, via USB aan te sluiten op uw PC
Klik hier ... Goedkope meetapparatuur voor het testen van uw onderdelen
Klik hier ... Draadloze elektronica in uw huis
Klik hier ... Inbraakalarm van Marmitek en KlikAanKlikUit
Klik hier ... Bespaar energie met PowerSafer
Klik hier ... Dataloggers voor temperatuur, luchtvochtigheid, spanning, stroom en koolstofmonoxide
Klik hier ... Educatieve producten voor het basisonderwijs

HANDIGE EN GOEDKOPE MODULES VOOR UW ELEKTRONICA PROJECTEN

Deze elektronicahobby site is een initiatief van Vego VOF, producten voor de elektronica student, docent en hobbyist Postbus 32.014, 6370 JA Landgraaf (NL) telefoon: 045-533.22.00, fax: 045-533.22.02 e-mail: verkoop@vego.nl, internet: www.vego.nl