¿Qué es un amplificador de instrumentación? Diagrama de circuito, ventajas y aplicaciones.

A amplificador de medida Es un tipo de CI (circuito integrado), utilizado principalmente para amplificar una señal. Este amplificador pertenece a la familia de los amplificadores diferenciales porque aumenta la disparidad entre dos entradas. La función principal de este amplificador es reducir el exceso de ruido elegido por el circuito. La capacidad de negar el ruido es familiar para todos los pines IC conocidos como CMRR (Relación de rechazo de modo común). los circuito amplificador de instrumentación es un componente esencial en el diseño de circuitos debido a sus características tales como CMRR alto, ganancia de lazo abierto alta, deriva baja, compensación de CC baja, etc.

¿Qué es un amplificador de instrumentación?

Se utiliza un amplificador de instrumentación para amplificar señales de muy bajo nivel, rechazando el ruido y las señales de interferencia. Los ejemplos pueden ser los latidos del corazón, la presión arterial, la temperatura, los terremotos, etc. Por tanto, las características esenciales de un buen amplificador de instrumentación son las siguientes.

• Entradas a amplificadores de instrumentación tendrá una energía de señal muy baja. Por lo tanto, el amplificador de instrumentación debe tener una alta ganancia y debe ser preciso.
• La ganancia debe ser fácilmente ajustable con un solo control.
• Debe tener una impedancia de entrada alta y una impedancia de salida baja para evitar la carga.
• El amplificador de instrumentación debe tener un CMRR alto porque la salida del transductor generalmente contiene señales de modo común, como ruido, cuando se transmite a través de cables largos.
• También debe tener una alta tasa de cambio para manejar tiempos de aumento de eventos bruscos y proporcionar un cambio de voltaje de salida máximo sin distorsión.

Amplificador de instrumentación con amplificador operacional

los amplificador de instrumentación usando un circuito de amplificador operacional se muestra a continuación. los amplificadores operacionales 1 y 2 son amplificadores no inversores y el amplificador operacional 3 es un amplificador de diferencia. Estos tres amplificadores operacionales juntos forman un amplificador de instrumentación. La salida final del amplificador de instrumentación Vout es la diferencia amplificada de las señales de entrada aplicadas a los terminales de entrada del amplificador operacional 3. Deje que las salidas del amplificador operacional 1 y el amplificador operacional 2 sean respectivamente Vo1 y Vo2.

Entonces, Vsal = (R3/R2)(Vo1-Vo2)

Mire la etapa de entrada del amplificador de instrumentación como se muestra en la figura a continuación. los derivación del amplificador de instrumentación se discute a continuación.

El potencial en el nodo A es el voltaje de entrada V1. Por lo tanto, el potencial en el nodo B también es V1, por el concepto de cortocircuito virtual. Entonces el potencial en el nodo G también es V1.

El potencial en el nodo D es el voltaje de entrada V2. Por lo tanto, el potencial en el nodo C también es V2, del cortocircuito virtual. Entonces el potencial en el nodo H también es V2.

los operación del amplificador de instrumentación es, Idealmente, la corriente a los amplificadores operacionales de la etapa de entrada es cero. Por lo tanto, la corriente I a través de las resistencias R1, Rganancia y R1 permanece igual.

Aplicar Ley de Ohm entre los nodos E y F,

I = (Vo1-Vo2)/(R1+Rganancia+R1) …………………….(1)

I = (Vo1-Vo2)/(2R1+Rganancia)

Dado que no fluye corriente a la entrada de los amplificadores operacionales 1 y 2, la corriente I entre los nodos G y H se puede dar como:

I = (VG-VH) / Rganancia = (V1-V2) / Rganancia…………………….(2)

Ecuación de las ecuaciones 1 y 2,

(Vo1-Vo2)/(2R1+Rganancia) = (V1-V2)/Rganancia

(Vo1-Vo2) = (2R1+Rganancia)(V1-V2)/Rganancia …………………….(3)

La salida del amplificador diferencial viene dada por,

Vsal = (R3/R2) (Vo1-Vo2)

En consecuencia, (Vo1 – Vo2) = (R2/R3)Vsal

Reemplazar (Vo1 – Vo2) valor en la ecuación 3, obtenemos

(R2/R3)Vsal = (2R1+Rganancia)(V1-V2)/Rganancia

es decir Vsal = (R3/R2){(2R1+Rganancia)/Rganancia}(V1-V2)

Esta ecuación anterior da el voltaje de salida de un amplificador de instrumentación.

La ganancia total del amplificador viene dada por el término (R3/R2){(2R1+Rganancia)/Rganancia}.

La ganancia de voltaje total de un amplificador de medida se puede controlar ajustando el valor de la resistencia Rganancia.

La atenuación de la señal de modo común para el amplificador de instrumentación la proporciona el amplificador diferencial.

Ventajas del amplificador de instrumentación

los ventajas del amplificador de instrumentación Incluya lo siguiente.

• La ganancia de un amplificador operacional tres circuito amplificador de instrumentación se puede cambiar fácilmente ajustando el valor de una sola resistencia Rganancia.
• La ganancia del amplificador depende únicamente de las resistencias externas utilizadas.
• La impedancia de entrada es muy alta debido a las configuraciones de emisor-seguidor de los amplificadores 1 y 2
• La impedancia de salida del amplificador de instrumentación es muy baja debido al amplificador diferencial3.
• El CMRR de la amplificador operacional 3 es muy alto y casi toda la señal de modo común será rechazada.

Aplicaciones de amplificadores de instrumentación

los aplicaciones de amplificadores de instrumentación Incluya lo siguiente.

• Estos amplificadores se utilizan principalmente cuando se requiere una alta precisión de ganancia diferencial, la potencia debe conservarse en un entorno ruidoso, así como cuando hay señales de modo común enormes. Algunas de las aplicaciones son
• Los amplificadores de instrumentación se utilizan en adquisición de datos pequeño o/p transductores Como termoparesgalgas extensiométricas, medidas de Puente de Wheatstoneetc.
• Estos amplificadores se utilizan en navegación, medicina, radar, etc.
• Estos amplificadores se utilizan para mejorar la Relación S/N (señal a ruido) en aplicaciones de audio como señales de audio de baja amplitud.
• Estos amplificadores se utilizan para la adquisición de imágenes y datos de video en el acondicionamiento de señales de alta velocidad.
• Estos amplificadores se utilizan en sistemas de cable RF para la amplificación de señales de alta frecuencia.

Diferencia entre amplificador operacional y amplificador de instrumentación

Las principales diferencias entre el amplificador operacional y el amplificador de instrumentación son las siguientes.

• A amplificador operacional (op-amp) es un tipo de circuito integrado
• El amplificador de instrumentación es un tipo de amplificador diferencial.
• El amplificador de instrumentación se puede construir con tres amplificadores operacionales.
• El amplificador diferencial se puede construir con un solo amplificador operacional.
• El voltaje de salida del amplificador diferencial se ve afectado debido a resistencias que no coinciden
• El amplificador de instrumentación proporciona ganancia con una sola resistencia de su fase primaria que no necesita adaptación de resistencia.

es por lo tanto un amplificador de medida. De la información anterior, finalmente, podemos concluir que este es un IC esencial cuando se trata de condiciones de bajo voltaje. La ganancia del amplificador se puede cambiar cambiando las resistencias en el lado de entrada. Este amplificador tiene una alta resistencia de entrada así como un alto CMRR. Aquí hay una pregunta para ti, ¿Cuál es la función principal de un amplificador de instrumentación?