O amplificador de instrumentação

O que é um amplificador de instrumentação?

Um amplificador de instrumentação permite que um engenheiro ajuste o ganho de um circuito do amplificador sem ter que alterar mais de um valor de resistor. Compare isso com o amplificador diferencial, que abordamos anteriormente, que requer o ajuste de vários valores de resistor.

A chamada instrumentação amplificador baseia-se na última versão do amplificador diferencial para nos dar essa capacidade:

Compreendendo o circuito amplificador de instrumentação

Este circuito intimidante é construído a partir de um estágio de amplificador diferencial com três novos resistores ligando os dois circuitos de buffer. Considere todos os resistores de igual valor, exceto para R _ganho .

O feedback negativo do amplificador operacional superior esquerdo causa a tensão no ponto 1 (topo de R _ganho ) para ser igual a V ₁ . Da mesma forma, a tensão no ponto 2 (parte inferior de R _ganho ) é mantido em um valor igual a V ₂ . Isso estabelece uma queda de tensão em R _ganho igual à diferença de tensão entre V ₁ e V ₂ . Essa queda de tensão causa uma corrente através de R _ganho , e uma vez que os loops de feedback dos dois amplificadores operacionais de entrada não consomem corrente, a mesma quantidade de corrente por meio de R _ganho deve estar passando pelos dois resistores “R” acima e abaixo dele.

Isso produz uma queda de tensão entre os pontos 3 e 4 igual a:



O amplificador diferencial regular no lado direito do circuito pega essa queda de tensão entre os pontos 3 e 4 e a amplifica com um ganho de 1 (assumindo novamente que todos os resistores “R” têm o mesmo valor).

Vantagens do amplificador de instrumentação

Embora pareça uma maneira complicada de construir um amplificador diferencial, ele tem as vantagens distintas de possuir impedâncias de entrada extremamente altas no V ₁ e V ₂ entradas (porque eles se conectam diretamente às entradas não inversoras de seus respectivos amplificadores operacionais) e ganho ajustável que pode ser definido por um único resistor.

Manipulando um pouco a fórmula acima, temos uma expressão geral para o ganho de voltagem geral no amplificador de instrumentação:



Embora possa não ser óbvio olhando para o esquema, podemos mudar o ganho diferencial do amplificador de instrumentação simplesmente mudando o valor de um resistor:R _ganho .

Sim, ainda poderíamos alterar o ganho geral alterando os valores de alguns dos outros resistores, mas isso exigiria balanceado o valor do resistor muda para que o circuito permaneça simétrico. Observe que o menor ganho possível com o circuito acima é obtido com R _ganho completamente aberto (resistência infinita), e esse valor de ganho é 1.

REVER:

• Um amplificador de instrumentação é um circuito de amplificador operacional diferencial que fornece impedâncias de entrada altas com facilidade de ajuste de ganho por meio da variação de um único resistor.

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