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

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

Un amplificador instrumental es un tipo de IC (circuito integrado) , utilizado principalmente para amplificar una señal. Este amplificador pertenece a la familia del amplificador diferencial porque aumenta la disparidad entre dos entradas. La función principal de este amplificador es disminuir el ruido sobrante elegido por el circuito. La capacidad de rechazar el ruido es familiar para todos los pines IC que se conocen como CMRR (índice de rechazo de modo común) . los amplificador de instrumentación IC es un componente esencial en el diseño del circuito debido a sus características como alto CMRR, ganancia de lazo abierto alta, baja desviación y baja desviación de CC, etc.

¿Qué es un amplificador de instrumentación?

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




  • Entradas al amplificadores de instrumentación tendrá una energía de señal muy baja. Por lo tanto, el amplificador de instrumentación debe tener una alta ganancia y ser preciso.
  • La ganancia debe poder ajustarse fácilmente 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 ya que el transductor La salida generalmente contendrá señales de modo común, como ruido, cuando se transmite por cables largos.
  • También debe tener una tasa de variación alta para manejar los tiempos de aumento brusco de los eventos y proporcionar una variación máxima de voltaje de salida sin distorsiones.

Amplificador de instrumentación con amplificador operacional

los amplificador de instrumentación usando circuito de amplificador operacional se muestra a continuación. los amplificadores operacionales 1 y 2 son amplificadores no inversores y el op-amp 3 es un amplificador diferencial . 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 op-amp 3. Deje que las salidas del op-amp 1 y op-amp 2 sean Vo1 y Vo2 respectivamente.



Amplificador de instrumentación con amplificador operacional

Amplificador de instrumentación con amplificador operacional

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



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

El potencial en el nodo A es el voltaje de entrada V1. Por tanto, el potencial en el nodo B también es V1, del concepto corto virtual. Por tanto, 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 corto virtual. Por tanto, el potencial en el nodo H también es V2.



Etapa de entrada del amplificador de instrumentación

Etapa de entrada del amplificador de instrumentación

los funcionamiento del amplificador de instrumentación es decir, idealmente, la corriente a los amplificadores operacionales de la etapa de entrada es cero. Por lo tanto, la corriente que atravesé las resistencias R1, Rgain y R1 siguen siendo los mismos.

Aplicando Ley de Ohm entre los nodos E y F,

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

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

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) / Rgain = (V1-V2) / Rgain ……………………….(2)

Igualando las ecuaciones 1 y 2,

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

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

La salida del amplificador diferencial se da como,

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

Por lo tanto, (Vo1 - Vo2) = (R2 / R3) Vout

Sustituyendo (Vo1 - Vo2) valor en la ecuación 3, obtenemos

(R2 / R3) Vout = (2R1 + Rgain) (V1-V2) / Rgain

es decir. Vout = (R3 / R2) {(2R1 + Rgain) / Rgain} (V1-V2)

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

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

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

La atenuación de la señal en 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 de tres instrumentación circuito amplificador se puede variar fácilmente ajustando el valor de una sola resistencia Rgain.
  • La ganancia del amplificador depende solo de las resistencias externas utilizadas.
  • La impedancia de entrada es muy alta debido a las configuraciones de seguidor de emisor de los amplificadores 1 y 2
  • La impedancia de salida del amplificador de instrumentación es muy baja debido a la diferencia del amplificador3.
  • El CMRR del amplificador operacional 3 es muy alto y casi toda la señal de modo común será rechazada.

Aplicaciones del amplificador de instrumentación

los aplicaciones del amplificador de instrumentación Incluya lo siguiente.

  • Estos amplificadores involucran principalmente donde se requiere la precisión de una alta ganancia diferencial, la fuerza debe preservarse en entornos ruidosos, así como donde hay grandes señales de modo común. Algunas de las aplicaciones son
  • Los amplificadores de instrumentación se utilizan en adquisición de datos desde pequeño o / p transductores me gusta termopares , galgas extensiométricas, medidas de puente de Wheatstone , etc.
  • 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 con baja amplitud.
  • Estos amplificadores se utilizan para la adquisición de imágenes y de datos de vídeo en el acondicionamiento de señales de alta velocidad.
  • Estos amplificadores se utilizan en sistemas de cables de RF para amplificar la señal de alta frecuencia.

Diferencia entre amplificador operacional y amplificador de instrumentación

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

  • Un 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 las resistencias que no coinciden
  • El amplificador de instrumentación ofrece ganancia con una sola resistencia de su fase primaria que no necesita una combinación de resistencia.

Por lo tanto, se trata de una amplificador instrumental . De la información anterior, finalmente, podemos concluir que este es un circuito integrado 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 y un alto CMRR. Aquí hay una pregunta para ti, ¿Cuál es la función principal de un amplificador de instrumentación?