AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
Un amplificador de
instrumentación es un tipo particular de amplificador diferencial que fue
provisto de buffers de entrada, eliminando la necesidad de equiparar
impedancias, lo cual lo hace un amplificador adecuado para mediciones y testeo
de equipos. Posee como características adicionales tener muy bajo offset de DC,
baja variación de sus parámetros con la temperatura, bajo ruido, muy alta
ganancia a lazo abierto, muy alta relación de rechazo de modo común, y muy
altas impedancias de entrada. Los amplificadores de instrumentación son utilizados
en aplicaciones en las que se requiere
gran precisión y estabilidad a corto y largo plazo.
Se puede dividir el esquemático en dos etapas. La primera
formada por un buffer con ganancia y la segunda es un circuito restador.
A continuación analizaremos cada etapa por separado.
Ganancia de Modo Diferencial
Se calcula de forma muy sencilla
la ganancia del circuito. Se supone en principio la entrada no inversora del
Opamp1B conectada a tierra, y un generador
V1 conectado a la entrada no inversora del Opamp1A. En ese caso se tendrá:
Si ahora suponemos
la entrada en Opamp1A conectada a tierra y aplicamos una tensión V2 a la
entrada en Opamp1B, obtendremos las siguientes salidas:
Luego por superposición se pueden obtener los Va y Vb totales:
Ahora se calcula la salida diferencial que será Va - Vb:
De aquí se puede obtener si definimos Vod = Va - Vb y Vid = V1 - V2 el valor de Avd1:
Si aquí definimos que las resistencias R1 son iguales obtenemos el valor final:
Amplificador restador
Ganancia de Modo Diferencial
Al aplicar una tensión de modo diferencial como indica la
figura, Se puede obtener la ganancia del circuito como sigue. Suponemos que el potenciómetro no está
en el circuito y se tiene solo a R3B. Definimos Vx al potencial en la entrada no inversora, el cual será:
Luego tendremos que:
De lo cual si despejamos Vo y reemplazamos Vx se obtiene:
Si se logra que los resistores R2 y R3 está en perfectamente apareados se obtiene la ganancia:
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