Приложение на измервателни усилватели от серията INA111, 121, 131 за измервания.

Наименованието на измервателните усилватели (Instrumentation Amplifier) ИУ изяснява достатъчно добре за техните качества - параметрите им са много стабилни и така подбрани, че да свеждат до минимум нежеланите промени в усилвания сигнал, дължащи на външни фактори. Едно от задължителните им качества е наличието на диференциален вход. Съществуват три разновидности на ИУ - под формата на измервателни уреди, реализирани с операционни усилватели (ОУ) и дискретни пасивни елементи и реализирани като интегрални схеми (ИС).

Основни параметри

Коефициентът на усилване (Gain) G по принцип може да е в границите от 1 до 10 000, като максималната му стойност зависи от схемата, чрез която е реализиран ИУ и използваните в нея ОУ. При ИУ с фиксирано усилване (Fixed Gain Instrumentation Amplifier) стойността на G е фабрично определена, докато при програмируемите с резистор ИУ (Resistor Programmable Instrumentation Amplifier) тя се задава чрез външен резистор RG, свързван към специални изводи на ИС. В ИУ с цифрово управление (Digitally Controlled Instrumentation Amplifier) стойността на G има няколко фиксирани стойности, всяка от които се избира чрез двоично число. Това се постига като числото управлява аналогови ключове, а те превключват резистори. В не малко каталози G е със странното измерение V/V.

Друг параметър е относителната грешка в коефициента на усилване (Gain Error) GE, обикновено изразявана в проценти. Тя зависи основно от толерансите на резисторите и за постигане на малки нейни стойности част от тях се настройват с лазер в процеса на производство. Реално GE е до 0,5%. В зависимост от нейната стойност има три класа ИУ - A са с грешка 0,025%, B - с 0,09% и С имат грешка 0,5%. По принцип тези стойности се гарантират в целия работен температурен обхват на ИУ. В някои каталози се дава температурният коефициент на G (Gain Drift, Gain TC) GTC като относителната промяна DG/G, предизвикана от изменение на температурата с 1С. Измерението е ppm/С с типични стойности няколко ppm/С

Стойността на G зависи, макар и слабо, от големината на входното напрежение. При обикновените усилватели това е без значение, но не може да се пренебрегва в някои приложения на ИУ. Тази зависимост се оценява чрез параметъра нелинейност на коефициента на усилване (Gain Nonlinearity), представляващ относителното изменение на G при промяна на входното напрежение в целия допустим обхват. Типичните стойности са няколко хилядни от %.

Горната гранична честота винаги се отбелязва като честотна лента Bandwidth) BW, тъй като по принцип ИУ са постояннотокови. Стойността й е обратно пропорционална на G и затова в каталозите се дава при няколко негови стойности. Като допълнение на BW понякога се използва и времето на установяване (Settling Time) ts, което е изяснено на фиг. 1. Вместо DUo практически се използва величината 100DUo/Uo. Типичните стойности на ts са от няколко десетки до стотина ms. Понякога се дава и скоростта на изменение на изходното напрежение (Slew