Funcionament de l'amplificador d'aïllament i les seves aplicacions

Funcionament de l'amplificador d'aïllament i les seves aplicacions

Un aïllament amplificador o un amplificador de guany d’unitat proporciona aïllament d’una fracció del circuit a una altra fracció. Per tant, la potència no es pot extreure, utilitzar ni malgastar dins del circuit. La funció principal d’aquest amplificador és augmentar el senyal. El mateix senyal d'entrada de l’ampli operatiu es transmet exactament des del amplificador operatiu com a senyal de sortida. Aquests amplificadors s’utilitzen per donar un battier de seguretat elèctrica i aïllar. Aquests amplificadors protegeixen els pacients de la sortida de corrent. Trencen la continuïtat òhmica del senyal elèctric entre l'entrada i sortida i es pot proporcionar una font d'alimentació aïllada tant per a l'entrada com per a la sortida. Per tant, els senyals de baix nivell es poden amplificar.



Què és un amplificador d’aïllament?

Es pot definir un amplificador d’aïllament com un amplificador que no té cap contacte conductor entre seccions d’entrada i sortida. En conseqüència, aquest amplificador proporciona un aïllament òhmic entre els terminals i / p & o / p de l'amplificador. Aquest aïllament ha de tenir menys fuites i una elevada quantitat de voltatge dielèctric. Els valors típics de la resistència i el condensador de l'amplificador entre els terminals d'entrada i sortida són que la resistència ha de tenir 10 ohms de Tera i el condensador ha de tenir 10 picofarads.


amplificador d’aïllament

amplificador d’aïllament





Aquests amplificadors s’utilitzen amb freqüència quan hi ha una enorme disparitat de voltatge en mode comú entre els laterals d’entrada i sortida. En aquest amplificador, els circuits òhmics no hi són des de la terra d'entrada a la terra de sortida.

Mètodes de disseny d’amplificadors d’aïllament

Hi ha tres tipus de mètodes de disseny que s’utilitzen en amplificadors d’aïllament que inclouen els següents.



  • Aïllament del transformador
  • Aïllament òptic
  • Aïllament capacitiu

1). Aïllament del transformador

Aquest tipus d’aïllament utilitza dos senyals com PWM o modulat en freqüència. Internament, aquest amplificador inclou oscil·lador, rectificador, filtre i transformador de 20 KHz per proporcionar subministrament a cada etapa aïllada.


  • El rectificador s'utilitza com a entrada al amplificador operacional principal.
  • El transformador enllaça el subministrament.
  • L’oscil·lador s’utilitza com a entrada a l’ampli operatiu secundari.
  • Un LPF s'utilitza per eliminar els components d'una altra freqüència.

Els avantatges de l'aïllament del transformador inclouen principalment una elevada CMRR, linealitat i precisió.

Les aplicacions de l'aïllament del transformador inclouen principalment la medicina, la nuclear i la industrial.

2). Aïllament òptic

En aquest aïllament, es pot canviar el senyal l de senyal biològic a senyal lumínic LED per a un procés posterior. En això, el circuit pacient és un circuit d’entrada, mentre que el circuit de sortida pot estar format per un fototransistor. Aquests circuits funcionen amb bateria. El circuit i / p canvia el senyal a la llum, així com el circuit o / p canvia la llum al senyal.

Els avantatges de l'aïllament òptic inclouen principalment

  • En utilitzar-ho podem obtenir amplitud i freqüència original.
  • Es connecta de forma òptica sense la necessitat de modulador o demodulador.
  • Millora la seguretat del pacient.

Les aplicacions d’aïllament de transformadors inclouen principalment el control de processos a les indústries, l’adquisició de dades, mesuraments de biomèdics, monitorització del pacient, element d’interfície, equips de prova, control SCR , Etc.

3). Aïllament capacitiu

  • Utilitza la modulació de freqüència i la codificació digital del voltatge d’entrada.
  • El voltatge d'entrada es pot canviar a una càrrega relativa sobre el condensador commutat.
  • Inclou circuits com el modulador i un demodulador.
  • Els senyals s’envien a través d’una barrera capacitiva diferencial.
  • Per als dos costats, es proporcionen subministraments separats.

Els avantatges de l'aïllament capacitiu inclouen principalment

  • Aquest aïllament es pot utilitzar per eliminar els sorolls de les ondulacions
  • S’utilitzen per a sistemes analògics
  • Inclou linealitat i estabilitat d’alt guany.
  • Dona una elevada immunitat als sorolls magnètics
  • Utilitzant això, es pot evitar el soroll.

Les aplicacions de l'aïllament capacitiu inclouen principalment l'adquisició de dades, l'element d'interfície, la supervisió del pacient, l'EEG i l'ECG.

Característiques

Les principals característiques de l’amplificador d’aïllament inclouen principalment les següents.

  • Subministrament de tensió
  • Subministrament actual
  • Temperatura de funcionament

El subministrament de tensió dels amplificadors es refereix principalment al rang de la font de tensió. El subministrament actual és la quantitat de corrent que es pren de la font de Font d'alimentació ja que està aliat amb un amplificador. La temperatura de funcionament d’un amplificador és el valor particular de la temperatura ambient.

Aquests amplificadors utilitzen diferents mètodes per reduir la distorsió i la gran linealitat del senyal, com utilitzar un LOC (lineal optoacoplador ) per millorar la linealitat de l’amplificador en un rang exacte del senyal. Aquest LOC inclou un LED d’entrada connectat a 2 fotodíodes. Aquests fotodíodes alimenten els circuits d’entrada i sortida.

Quan es dissenya aquest amplificador, la tasca principal és reduir la deriva del senyal i un amplificador d’aïllament s’escalfa freqüentment durant tot el treball, i l’alimentació actual del circuit disminuirà. Aquests amplificadors normalment s’avaluen per mida, rendiment i cost, essent l’estabilitat, la linealitat i la resposta a alta freqüència del senyal les necessitats tècniques. Les principals preocupacions en dissenyar aquest amplificador són la tensió de fallada i la gestió de fuites.

Com aconseguir l’aïllament?

Quan la impedància d'entrada d'un amplificador operacional és extremadament alta, es pot provocar l'aïllament. Com que aquest circuit inclou una impedància d’entrada elevada, es pot extreure un corrent minut del circuit amplificador. D'acord amb Llei d’Ohms , quan la resistència és elevada, el corrent s'extreurà menys de la font d'alimentació.

diagrama de circuit-amplificador-aïllament

diagrama de circuit-amplificador-aïllament

Per tant, un amplificador operatiu no treu una quantitat significativa de corrent de la font d'energia. Per tant, a la pràctica, no hi haurà corrent ni es transmetrà d'una porció a una altra porció del circuit. Per tant, aquest amplificador funciona com un dispositiu d’aïllament.

Quan la impedància d'entrada d'un amplificador operacional és baixa, obté una gran quantitat de corrent. La llei d’Ohms estableix que, si la impedància de càrrega té menys resistència, obté un corrent enorme per la font d’energia perquè es puguin causar pertorbacions elevades, i això és molt oposat a l’aïllament. Aquí, l'amplificador d'aïllament funciona com un buffer i no enforteixen els senyals, tot i que proporcionen aïllar divisions de circuits.

Aplicacions d’amplificadors d’aïllament

Aquests amplificadors s’utilitzen normalment en aplicacions com el condicionament del senyal. Això pot utilitzar diferents amplificadors bipolars bipolars, CMOS i complementaris, que inclouen amplificadors de picador, aïllament i instrumentació.

Com diversos dispositius funcionen mitjançant fonts de baix consum, en cas contrari, bateries. La selecció d’un amplificador d’aïllament per a diferents aplicacions depèn principalment de les característiques de la tensió d’alimentació d’un amplificador.

Per tant, tot això es tracta Amplificadors d’aïllament que es pot utilitzar per aïllar elèctricament senyals com l'entrada i la sortida amb acoblaments inductius. Aquests amplificadors protegeixen el components elèctrics i electrònics a partir de sobretensions en diferents aplicacions mitjançant nombrosos canals. Aquí teniu una pregunta, quina aplicació té aquest amplificador en dispositius mèdics?