El amplificador de instrumentación

¿Qué es un amplificador de instrumentación?

Un amplificador de instrumentación permite a un ingeniero ajustar la ganancia de un circuito amplificador sin tener que cambiar más de un valor de resistencia. Compare esto con el amplificador diferencial, que cubrimos anteriormente, que requiere el ajuste de múltiples valores de resistencia.

La llamada instrumentación El amplificador se basa en la última versión del amplificador diferencial para brindarnos esa capacidad:

Comprensión del circuito del amplificador de instrumentación

Este circuito intimidante está construido a partir de una etapa de amplificador diferencial con búfer con tres nuevas resistencias que unen los dos circuitos de búfer. Considere que todas las resistencias tienen el mismo valor, excepto R _ganancia .

La retroalimentación negativa del amplificador operacional superior izquierdo hace que el voltaje en el punto 1 (parte superior de R _ganancia ) para ser igual a V ₁ . Asimismo, el voltaje en el punto 2 (parte inferior de R _ganancia ) se mantiene en un valor igual a V ₂ . Esto establece una caída de voltaje en R _ganancia igual a la diferencia de voltaje entre V ₁ y V ₂ . Esa caída de voltaje provoca una corriente a través de R _ganancia , y dado que los bucles de retroalimentación de los dos amplificadores operacionales de entrada no consumen corriente, esa misma cantidad de corriente a través de R _ganancia debe pasar por las dos resistencias "R" arriba y abajo.

Esto produce una caída de voltaje entre los puntos 3 y 4 igual a:

El amplificador diferencial regular en el lado derecho del circuito toma esta caída de voltaje entre los puntos 3 y 4 y la amplifica con una ganancia de 1 (asumiendo nuevamente que todas las resistencias "R" tienen el mismo valor).

Ventajas del amplificador de instrumentación

Aunque esto parece una forma engorrosa de construir un amplificador diferencial, tiene las ventajas distintivas de poseer impedancias de entrada extremadamente altas en el V ₁ y V ₂ entradas (porque se conectan directamente a las entradas no inversoras de sus respectivos amplificadores operacionales) y una ganancia ajustable que se puede configurar con una sola resistencia.

Manipulando un poco la fórmula anterior, tenemos una expresión general para la ganancia de voltaje general en el amplificador de instrumentación:

Aunque puede que no sea obvio al mirar el esquema, podemos cambiar la ganancia diferencial del amplificador de instrumentación simplemente cambiando el valor de una resistencia:R _ganancia .

Sí, aún podríamos cambiar la ganancia general cambiando los valores de algunas de las otras resistencias, pero esto necesitaría balanceado El valor de la resistencia cambia para que el circuito permanezca simétrico. Tenga en cuenta que la ganancia más baja posible con el circuito anterior se obtiene con R _ganancia completamente abierto (resistencia infinita), y ese valor de ganancia es 1.

REVISAR:

• Un amplificador de instrumentación es un circuito de amplificador operacional diferencial que proporciona altas impedancias de entrada con facilidad de ajuste de ganancia mediante la variación de una sola resistencia.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de circuitos OpAmp de verano y sustractor