سایت آموزشی الکترونیک و کامپیوتر اوپن مقاله های آموزشی الکترونیک و کامپیوتر و فن آوری
تراشه INA128 یک تقویتکننده ابزار دقیق (Instrumentation Amplifier) دقیق، کم مصرف و با عملکرد عمومی است که توسط شرکت تگزاس اینسترومنتس (Texas Instruments) (در اصل Burr-Brown) تولید شده است.
این تراشه به طور خاص برای تقویت دقیق سیگنالهای تفاضلی کوچک در محیطهای نویزی طراحی شده است.
۱. ویژگیها و مشخصات کلیدی
INA128 برای کاربردهای اندازهگیری دقیق ایدهآل است. برخی از مشخصات فنی مهم آن عبارتند از:
- ولتاژ آفست ورودی پایین (Low Offset Voltage): حداکثر 50 μV (میکرو ولت)، که به معنای دقت بسیار بالا در تقویت سیگنالهای کوچک است.
- جریان بایاس ورودی (Input Bias Current) بسیار کم: حداکثر 5 nA (نانو آمپر)، که بارگذاری روی سنسورهای با امپدانس بالا را به حداقل میرساند.
- حذف نویز مُد مشترک (CMRR) بالا: حداقل 120 dB (در گینهای بالا)، به این معنی که میتواند نویز مشترک بین دو سیم ورودی (مانند تداخل الکتریکی) را به طور موثری حذف کند و تنها اختلاف ولتاژ مفید را تقویت کند.
- باند فرکانسی (Bandwidth) گسترده: 1.3 MHz (مگاهرتز) در گین یک، که آن را برای کاربردهای با سرعت بالا مناسب میسازد.
- محدوده ولتاژ تغذیه گسترده: از ±2.25 V تا ±18 V (مجموعاً 4.5 V تا 36 V)، که آن را برای سیستمهای باتریخور یا صنعتی انعطافپذیر میکند.
- مصرف جریان ساکن (Quiescent Current) پایین: تنها 700 μA (میکرو آمپر)، که برای کاربردهای کم مصرف بسیار مناسب است.
- محافظت از ورودیها: ورودیها تا ±40 V در برابر ولتاژ اضافه محافظت میشوند.
۲. تعیین گین (بهره)
یکی از قابلیتهای برجسته INA128، سادگی تنظیم گین است. گین ولتاژ (G) با استفاده از تنها یک مقاومت خارجی به نام RG تنظیم میشود.
فرمول گین برای INA128 به صورت زیر است:$$G = 1 + \frac{50,000\text{ \Omega}}{R_G}$$
- با تغییر مقدار مقاومت RG (که بین پایههای ۱ و ۸ تراشه قرار میگیرد)، میتوان گین را به راحتی در محدوده 1 تا 10,000 تنظیم کرد.
- اگر هیچ مقاومتی قرار داده نشود (مدار باز)، RG بینهایت میشود و گین برابر با G=1 خواهد بود.
۳. کاربردها
به دلیل دقت بالا، CMRR عالی و انعطافپذیری در تنظیم گین، INA128 در کاربردهای حساس اندازهگیری به طور گسترده استفاده میشود:
- تقویتکنندههای سنسور پل (Bridge Amplifiers): برای سنسورهایی مانند سنسورهای فشار، کرنشسنجها (Strain Gauges) و لودسلها (Load Cells) که ولتاژهای تفاضلی بسیار کوچک تولید میکنند.
- تقویتکنندههای ترموکوپل (Thermocouple) و RTD: برای اندازهگیری دقیق دما.
- تجهیزات پزشکی: برای تقویت سیگنالهای بیولوژیکی ضعیف و نویزی مانند الکتروکاردیوگرام (ECG) و الکترومیوگرافی (EMG).
- سیستمهای اکتساب داده (Data Acquisition – DAQ): به عنوان مرحله اول برای شرطیسازی سیگنالهای آنالوگ قبل از تبدیل به دیجیتال.
- ابزار دقیق صنعتی: برای مانیتورینگ دقیق و کنترل فرآیند در محیطهای پرنویز.
INA128 به دلیل طراحی سهآپامپی (Three-Op Amp) و عملکرد بالا، یک انتخاب استاندارد صنعتی برای تقویتکنندههای ابزار دقیق عمومی به شمار میرود.