Izolácia zosilňovač alebo zosilňovač jednotkového zisku zaisťuje izoláciu od jednej časti obvodu k druhej časti. Energia teda nemôže byť v obvode čerpaná, použitá a zbytočná. Hlavnou funkciou tohto zosilňovača je zvýšenie signálu. Rovnaký vstupný signál z operačný zosilňovač je vydávaný presne z operačného zosilňovača ako výstupný signál. Tieto zosilňovače sa používajú na zaistenie elektrickej bezpečnosti a izolácie. Tieto zosilňovače chránia pacientov pred odtokom prúdu. Praskajú ohmickú kontinuitu elektrického signálu medzi vstupom a výstupom a pre vstup aj výstup je možné zabezpečiť izolované napájanie. Takže signály nízkej úrovne sa dajú zosilniť.

Čo je to izolačný zosilňovač?

Izolačný zosilňovač možno definovať ako zosilňovač, ktorý nemá žiadny vodivý kontakt medzi vstupnými a výstupnými časťami. V dôsledku toho tento zosilňovač poskytuje ohmickú izoláciu medzi svorkami i / p & o / p zosilňovača. Táto izolácia musí mať menší únik, ako aj vysoké množstvo dielektrického prierazného napätia. Typické hodnoty odporu a kondenzátora zosilňovača medzi vstupnými a výstupnými svorkami sú odpor, ktorý by mal mať 10 tera ohmov a kondenzátor by mal mať 10 pikofaradov.

izolačný zosilňovač

Tieto zosilňovače sa často používajú, keď sú na vstupnej a výstupnej strane extrémne veľké rozdiely v napätí v spoločnom režime. V tomto zosilňovači nie sú ohmické obvody od vstupnej zeme k výstupnej zemi.

Metódy návrhu izolačného zosilňovača

V izolačných zosilňovačoch sa používajú tri druhy návrhových metód, ktoré zahŕňajú nasledujúce.

Izolácia transformátora
Optická izolácia
Kapacitná izolácia

1). Izolácia transformátora

Tento typ izolácie využíva dva signály ako PWM alebo frekvenčne modulované. Tento zosilňovač obsahuje interne 20 KHz oscilátor, usmerňovač, filter a transformátor, ktorý napája všetky izolované stupne.

Usmerňovač sa používa ako vstup do hlavného operačného zosilňovača.
Transformátor spája napájanie.
Oscilátor sa používa ako vstup do sekundárneho operačného zosilňovača.
LPF sa používa na odstránenie komponentov inej frekvencie.

Medzi výhody izolácie transformátorov patrí hlavne vysoká CMRR, linearita a presnosť.

Aplikácie izolácie transformátorov zahŕňajú hlavne lekárske, jadrové a priemyselné použitie.

2). Optická izolácia

V tejto izolácii možno signál l meniť z biologického na svetelný signál pomocou LED pre ďalší proces. V tomto je obvod pacienta vstupným obvodom, zatiaľ čo výstupný obvod môže byť tvorený fototranzistorom. Tieto obvody sú napájané z batérie. Okruh i / p mení signál na svetlo, rovnako ako obvod o / p mení svetlo späť na signál.

Medzi výhody optickej izolácie patria hlavne

Pomocou toho môžeme získať amplitúdu a pôvodnú frekvenciu.
Spája sa opticky bez potreby modulátora, inak demodulátora.
Zvyšuje bezpečnosť pacienta.

Aplikácie izolácie transformátorov zahŕňajú hlavne riadenie procesov v priemysle, zber údajov, merania biomedicíny, monitorovanie pacienta, prvok rozhrania, testovacie zariadenie, riadenie SCR , atď.

3). Kapacitná izolácia

Využíva frekvenčnú moduláciu a digitálne kódovanie vstupného napätia.
Vstupné napätie je možné zmeniť na relatívny náboj cez spínaný kondenzátor.
Zahŕňa obvody ako modulátor aj demodulátor.
Signály sa vysielajú cez diferenciálnu kapacitnú bariéru.
Pre obe strany sú uvedené samostatné dodávky.

Medzi výhody kapacitnej izolácie patrí hlavne

Túto izoláciu je možné použiť na odstránenie zvlnenia
Používajú sa pre analógové systémy
Zahŕňa linearitu a stabilitu s vysokým ziskom.
Poskytuje vysokú imunitu voči magnetickému šumu
Jeho použitím sa dá zabrániť hluku.

Aplikácie kapacitnej izolácie zahŕňajú hlavne zber dát, prvky rozhrania, monitorovanie pacienta, EEG a EKG.

Vlastnosti

Medzi hlavné vlastnosti izolačného zosilňovača patria hlavne nasledujúce.

Napájacie napätie
Prúdové napájanie
Prevádzková teplota

Napájanie zosilňovačov sa týka hlavne rozsahu zdroja napätia. Prúdový zdroj je množstvo prúdu, ktoré sa odoberá zo zdroja Zdroj pretože je spojený so zosilňovačom. Prevádzková teplota zosilňovača je konkrétna hodnota teploty okolia.

Tieto zosilňovače používajú rôzne metódy na zníženie skreslenia a obrovskej nelinearity signálu, ako napríklad použitie LOC (lineárne optočlen ) na zvýšenie linearity zosilňovača v presnom rozsahu signálu. Tento LOC obsahuje vstupnú LED pripojenú k 2 fotodiódam. Tieto fotodiódy napájajú vstupné a výstupné obvody.

Pri navrhovaní tohto zosilňovača je hlavnou úlohou znížiť drift signálu a izolačný zosilňovač sa počas práce často zahrieva, potom sa prúdový prúd v obvode zníži. Tieto zosilňovače sa bežne hodnotia podľa veľkosti, výkonu a nákladov, pričom z technických dôvodov je nevyhnutná stabilita, linearita a vysokofrekvenčná odozva signálu. Medzi hlavné obavy pri navrhovaní tohto zosilňovača patrí prierazné napätie a riadenie úniku.

Ako dosiahnuť izoláciu?

Ak je vstupná impedancia operačného zosilňovača extrémne vysoká, môže dôjsť k izolácii. Pretože tento obvod obsahuje veľkú vstupnú impedanciu, možno z obvodu zosilňovača odoberať nepatrný prúd. Podľa Ohmov zákon , keď je odpor vysoký, potom bude prúd odoberaný zo zdroja napájania menej.

izolačný zosilňovač-obvodový diagram

Operačný zosilňovač preto nečerpá zo zdroja energie významné množstvo prúdu. V praxi teda nebude odoberaný žiadny prúd, ani sa nebude prenášať z jednej časti do druhej časti obvodu. Preto tento zosilňovač funguje ako izolačné zariadenie.

Keď je vstupná impedancia operačného zosilňovača nízka, potom odoberá obrovské množstvo prúdu. Ohmov zákon hovorí, že ak má impedancia záťaže menší odpor, potom odoberá obrovský prúd zo zdroja energie, aby mohlo dôjsť k veľkým poruchám, a to je úplne opačne ako pri izolácii. Tu izolačný zosilňovač funguje ako vyrovnávacia pamäť a nezosilňujú signály, hoci poskytujú izoláciu rozdelenia obvodov.

Aplikácie izolačného zosilňovača

Tieto zosilňovače sa bežne používajú v aplikáciách, ako je úprava signálu. To môže využívať rôzne bipolárne, CMOS a komplementárne bipolárne zosilňovače, ktoré zahŕňajú zosilňovače chopper, izolačné a prístrojové zosilňovače.

Pretože niekoľko zariadení funguje pomocou nízkoenergetických zdrojov, inak batérií. Výber izolačného zosilňovača pre rôzne aplikácie závisí hlavne od charakteristík napájacieho napätia zosilňovača.

Toto je teda všetko o Izolačné zosilňovače ktoré možno použiť na elektrickú izoláciu signálov, ako je vstup a výstup, pomocou indukčných väzieb. Tieto zosilňovače chránia elektrické a elektronické komponenty z prepätia v rôznych aplikáciách pomocou mnohých kanálov. Je tu pre vás otázka, aké je použitie tohto zosilňovača v lekárskych prístrojoch?