Was ist der Unterschied zwischen Operationsverstärkern, Differenzverstärkern und Instrumentenverstärkern?

RS Components listet drei Kategorien ähnlicher Verstärker auf: Operationsverstärker , Differenzverstärker und Instrumentenverstärker . Ich denke, dass es einen einzigen Abschnitt namens Operationsverstärker geben sollte. Warum gibt es diese drei getrennten Abschnitte? Welche Bedeutung hat dieser Unterschied?

Ein Operationsverstärker ist eine integrierte Schaltung und gewissermaßen ein Baustein. Die Eingänge (V + und V-) eines Operationsverstärkers sind sehr hochohmig und daher fließt nur sehr wenig Strom in diese Eingänge. Die allgemeine Formel für die Leistung eines Operationsverstärkers lautet Vout = A * (V + - V-), und A ist eine sehr große Zahl. Im Feedback-Modus kann der Operationsverstärker viele verschiedene Konfigurationen haben (auch wenn die "Open Loop" -Verstärkung eine sehr große Zahl ist.

Ein Differenzverstärker funktioniert definitionsgemäß auch mit der Beziehung Vout = A * (V + - V-), aber A kann eine viel kleinere Zahl sein als in einem Operationsverstärker, der im offenen Regelkreis arbeitet, und die Ströme in die Eingänge sind nicht notwendigerweise Null. Die Eingangsimpedanz kann relativ niedrig sein, und die Eingangsimpedanz für jeden Eingang muss nicht gleich sein. Ein Differenzverstärker kann aus einem oder mehreren Operationsverstärkern und einigen Widerständen aufgebaut sein, oder er kann aus mehreren Basisteilen wie Transistoren bestehen.

Ein Instrumentenverstärker ist eine spezielle Art von Differenzverstärker. Im Allgemeinen handelt es sich um einen Differenzverstärker, aber die Eingangsimpedanzen an den beiden Eingängen sind sehr hoch (was sehr kleine Eingangsströme bedeutet) und für jeden Eingang gleich. Es gibt normalerweise eine Möglichkeit, die Verstärkung mit einem Widerstand zu ändern. Sehr häufig hat der Instrumentenverstärker eine Konfiguration mit drei Operationsverstärkern (oder eine entsprechende Konfiguration), wobei zwei Operationsverstärker als Eingangsstufe dienen, und die Ausgangsstufe ist ein einfacher Differenzverstärker mit einem Operationsverstärker und einem Bezugspunkt, der zum Bewegen verwendet werden kann die Grundlinie herum. Da die Widerstände des Differenzverstärkers normalerweise innerhalb der integrierten Schaltung laserabgeglichen sind, ist die Gleichtaktunterdrückung sehr hoch. Es gibt auch zwei Verstärker-Konfigurationen für Operationsverstärker.

Ein Operationsverstärker wird im Allgemeinen so ausgelegt, dass bei Verwendung in einem geeigneten Rückkopplungssystem die Eingänge immer innerhalb einer festgelegten Toleranz liegen. Die meisten Operationsverstärker sind mit hochohmigen Eingängen ausgestattet, wobei die "hohen" Werte variieren können.

Ein Differenzverstärker soll im Allgemeinen die Spannungsdifferenz zwischen zwei Eingängen messen. Differenzverstärker haben häufig einen symmetrischen, aber endlichen Eingangswiderstand, und viele von ihnen können mit Eingangsspannungen betrieben werden, die deutlich über den Schienen liegen. Eines der größten Probleme bei solchen Verstärkern besteht darin, dass, wenn die Eingänge mit Dingen verbunden sind, die unterschiedliche Widerstände aufweisen, der Strom, der in die Eingänge hinein oder aus diesen heraus fließt, sie unterschiedlich stark beeinflusst.

Ein Instrumentenverstärker dient wie andere Arten von Differenzverstärkern zur Messung der Differenz zwischen den Eingangsspannungen. Im Gegensatz zu vielen anderen Differenzverstärkern speist ein Instrumentenverstärker jedoch beide Eingänge direkt in eine nichtinvertierende Verstärkerstufe mit hoher Impedanz ohne andere ohmsche Belastung. Dies bedeutet, dass sich beide Eingänge innerhalb der Versorgungsschienen befinden müssen. Das Fehlen einer ohmschen Belastung bedeutet jedoch, dass kein nennenswerter Strom in die Eingänge hinein oder aus diesen heraus fließen muss. Dies bedeutet wiederum, dass selbst wenn die Eingänge mit Dingen mit unterschiedlichen Widerständen verbunden sind, solche Unterschiede die Messgenauigkeit nicht beeinträchtigen.

Operationsverstärker sind Allzweckgeräte, die in vielen Anwendungen eingesetzt werden können. Wenn die Anforderungen nicht zu hoch sind, können damit sowohl Differenz- als auch Instrumentenverstärker hergestellt werden. Differenzverstärker wurden speziell entwickelt, um die Differenz zwischen zwei Eingangssignalen zu verstärken. Sie können speziell abgestimmte Widerstände enthalten, um diese Funktion zu optimieren. Instrumentenverstärker wurden speziell für Anwendungen entwickelt, die hervorragende Gleichstromcharakteristika, hohe Eingangsimpedanz, geringes Rauschen und Drift erfordern. Sie können auch integrierte Widerstände enthalten, um die Auswahl der Verstärkung ohne Verwendung externer Komponenten zu ermöglichen. Da Differenz- und Instrumentenverstärker keine Allzweck-Operationsverstärker sind, werden sie normalerweise in separaten Kategorien aufgeführt. Obwohl nicht so vielseitig wie ein Operationsverstärker,

Operationsverstärker haben zwei Eingänge und einen Ausgang.

Instrumentenverstärker haben normalerweise drei Eingänge (ref ist ein Eingang) und eine Verstärkungsregelung sowie einen Ausgang.

Differenzverstärker haben normalerweise zwei Ausgänge und normalerweise zwei Eingänge.

Keiner ist direkt elektrisch austauschbar und dies ist eine leistungsfähige und in der Regel funktionelle Sache.

Alle zielen darauf ab, unterschiedliche Lösungen zu finden.