隔離増幅器または、ユニティゲインアンプは、回路のある部分から別の部分への分離を提供します。そのため、回路内で電力を引き出したり、使用したり、無駄にしたりすることはできません。このアンプの主な機能は、信号を増やすことです。の同じ入力信号オペアンプオペアンプから正確に出力信号として渡されます。これらのアンプは、電気的安全性のバティエと絶縁を提供するために使用されます。これらの増幅器は、電流の流出から患者を保護します。それらは、入力と出力の間の電気信号のオーム導通をクラックし、絶縁された電源を入力と出力の両方に提供できます。そのため、低レベルの信号を増幅することができます。

アイソレーションアンプとは？

アイソレーションアンプは、入力セクションと出力セクションの間に導電性の接点がないアンプとして定義できます。その結果、このアンプはアンプのi / pおよびo / p端子間でオーム絶縁を提供します。この絶縁は、漏れが少なく、絶縁破壊電圧が高い必要があります。入力端子と出力端子の間のアンプの一般的な抵抗とコンデンサの値は、抵抗は10テラオーム、コンデンサは10ピコファラッドである必要があります。

アイソレーションアンプ

これらのアンプは、入力側と出力側のコモンモード電圧の差が非常に大きい場合によく使用されます。このアンプでは、オーム回路は入力グランドから出力グランドまでありません。

アイソレーションアンプの設計方法

アイソレーションアンプで使用される設計方法には、次の3種類があります。

変圧器の分離
光学的分離
容量性分離

1）。変圧器の分離

このタイプのアイソレーションは、PWMまたは周波数変調のような2つの信号を使用します。内部的には、このアンプには20 KHzの発振器、整流器、フィルター、および変圧器が含まれており、すべての絶縁ステージに電力を供給します。

整流器は、メインオペアンプへの入力として使用されます。
変圧器は供給をリンクします。
発振器は、2次オペアンプへの入力として使用されます。
LPFは、他の周波数の成分を除去するために使用されます。

トランス絶縁の利点には、主に高いCMRR、直線性、および精度が含まれます。

変圧器の絶縁の用途には、主に医療、原子力、産業が含まれます。

2）。光学的分離

この分離では、l信号を生物学的信号から光信号に変更できます。 LED さらなるプロセスのために。この場合、患者回路は入力回路ですが、出力回路はフォトトランジスタで形成できます。これらの回路はバッテリーで動作します。 i / p回路は信号を光に変え、o / p回路は光を信号に戻します。

光絶縁の利点は主に含まれています

これを使用することにより、振幅と元の周波数を取得できます。
変調器や復調器を必要とせずに光学的に接続します。
それは患者の安全を改善します。

変圧器の絶縁のアプリケーションには、主に産業におけるプロセス制御、データ収集、生物医学の測定、患者の監視、インターフェース要素、テスト機器、 SCR 、など。

3）。容量性分離

周波数変調と入力電圧のデジタルエンコーディングを使用します。
入力電圧は、スイッチトキャパシタを介して相対電荷に変更できます。
これには、変調器や復調器などの回路が含まれます。
信号は、差動容量性バリアを越えて送信されます。
両側に、別々に供給されます。

容量性絶縁の利点は主に次のとおりです。

この分離は、リップルノイズを除去するために使用できます
これらはアナログシステムに使用されます
直線性と高ゲインの安定性が含まれます。
磁気ノイズに対する高い耐性を提供します
これを使用することにより、ノイズを回避することができます。

容量性絶縁のアプリケーションには、主にデータ収集、インターフェース要素、患者のモニタリング、EEG、およびECGが含まれます。

特徴

アイソレーションアンプの主な特徴は主に以下のとおりです。

電圧源
電流供給
動作温度

アンプの電圧供給は、主に電圧源の範囲を指します。電流供給は、のソースから取られる電流の量です電源それはアンプと同盟しているので。アンプの動作温度は、周囲温度の特定の値です。

これらのアンプは、LOC（線形）を使用するように、歪みと巨大な信号の非線形性を低減するためにさまざまな方法を使用しますオプトカプラー）信号の正確な範囲にわたって増幅器の線形性を強化します。このLOCには、2つのフォトダイオードに接続された入力LEDが含まれています。これらのフォトダイオードは、入力回路と出力回路に給電します。

このアンプを設計することが信号ドリフトを減らすための主なタスクであり、アイソレーションアンプが動作中に頻繁に熱くなると、回路への電流供給が減少します。これらの増幅器は通常、サイズ、性能、およびコストによって評価され、技術的な必要性は信号の安定性、線形性、および高周波応答です。このアンプを設計する際の主な懸念事項には、ブレークダウン電圧とリークの管理が含まれます。

分離を実現する方法は？

オペアンプの入力インピーダンスが非常に高い場合、アイソレーションが発生する可能性があります。この回路には高い入力インピーダンスが含まれているため、アンプ回路から微小な電流を引き出すことができます。によるオームの法則、抵抗が高い場合、電流は電源からより少なく引き出されます。

絶縁-増幅器-回路-図

したがって、オペアンプは電源から大量の電流を引き込むことはありません。したがって、実際には、回路のある部分から別の部分に電流が流れたり、移動したりすることはありません。したがって、このアンプはアイソレーションデバイスとして機能します。

オペアンプの入力インピーダンスが低い場合、大量の電流が流れます。オームの法則によれば、負荷インピーダンスの抵抗が小さいと、電源から大電流が流れるため、大きな外乱が発生する可能性があります。これは、絶縁とは正反対です。ここで、アイソレーションアンプはバッファのように機能し、回路の分割を分離するために提供されますが、信号を強化しません。

アイソレーションアンプアプリケーション

これらのアンプは通常、信号調整などのアプリケーションで使用されます。これは、チョッパー、アイソレーション、計装アンプを含む、さまざまなバイポーラ、CMOS、および相補型バイポーラアンプを利用できます。

いくつかのデバイスは低電力を使用して動作するため、それ以外の場合はバッテリーを使用します。さまざまなアプリケーション用のアイソレーションアンプの選択は、主にアンプの電源電圧特性に依存します。

したがって、これはすべてについてですアイソレーションアンプこれは、誘導結合を使用して、入力や出力などの信号を電気的に分離するために使用できます。これらのアンプは電気および電子部品多数のチャネルを使用するさまざまなアプリケーションの過電圧から。ここにあなたへの質問があります、医療機器におけるこのアンプのアプリケーションは何ですか？