En esta página web leí una explicación de un amplificador de instrumentación:
LaretroalimentaciónnegativadelamplificadoroperacionalsuperiorhacequelatensiónenVaseaigualalatensióndeentradaV1.Delmismomodo,latensiónenVbesigualalvalordeV2.
Ylosamplificadoresdeentradaestánmarcadoscomo"seguidor de voltaje" para ilustrar esto, pero me pregunto si esto es correcto. Se agrega parte de Vb, por lo que Va no puede ser igual a V1, ¿verdad?
Tienes razón, esto está mal. Si la salida del amplificador de búfer fuera igual a \ $ V_1 \ $, entonces no habría ninguna diferencia de voltaje sobre R2, porque el opamp mantendrá la entrada inversora en \ $ V_1 \ $ también. Entonces no habría ninguna corriente a través de R2. Sin embargo, hay una diferencia de voltaje \ $ V_2 \ $ - \ $ V_1 \ $ entre ambas entradas de inversión, lo que provoca una corriente a través de R1. Dado que no hay flujos actuales en las entradas del opamp, esto sería una violación de KCL (Ley actual de Kirchhoff). Por lo tanto, los amplificadores de búfer no son seguidores de voltaje y \ $ V_a \ $ no es igual a \ $ V_1 \ $. La ecuación más adelante en la página también menciona el factor \ $ \ dfrac {R4} {R3} \ $ un poco demasiado pronto. Debería leerse
\ $ \ dfrac {V_b - V_a} {V_2 - V_1} = 1 + \ dfrac {2 R2} {R1} \ $
Esto se desprende de la corriente que fluye entre \ $ V_a \ $ y \ $ V_b \ $:
\ $ I = \ dfrac {V_b - V_a} {R2 + R1 + R2} \ $
y dado que la misma corriente fluye a través de R1:
\ $ I = \ dfrac {V_2 - V_1} {R1} \ $
por lo tanto
\ $ \ dfrac {V_b - V_a} {R1 + 2 R2} = \ dfrac {V_2 - V_1} {R1} \ $
El factor \ $ \ dfrac {R4} {R3} \ $ es la amplificación de la etapa del amplificador diferencial.
Incorrecto: Sí, la explicación es incorrecta.
(La afirmación es correcta en el caso especial donde Rgain está ausente y las etapas de entrada tienen ganancia de unidad. Vea el siguiente párrafo).
Más mal : Además, el uso del término "búfer" es muy engañoso. El término "búfer" generalmente implica que una etapa tiene ganancia unitaria, mientras que las etapas de entrada usualmente tienen ganancia. En el caso especial donde Rgain es un circuito abierto (es decir, no se utiliza), las etapas de entrada son en realidad búferes de ganancia unitaria y R1a y R1b son superfluos (es decir, podrían estar en cortocircuito). En los casos en que Rgain está presente, las etapas de entrada tienen ganancia.
Refiriéndose a su diagrama
Declaracionescorrectasseríaque
Todaslasreferenciasdecircuitosiguientessereferiránaldiagramaacontinuación.
es decir, debido a que el opamp proporciona retroalimentación negativa para llevar la diferencia entre sus entradas a cero, (V1 = Vx) y (V2 = Vy)
Una forma mucho mejor de dibujar el circuito: el amplificador se puede entender mucho más fácilmente de manera intuitiva si se vuelve a dibujar como se muestra a continuación (y en la versión de menor tamaño inmediatamente arriba). Esto se hace en algunos casos, pero generalmente se usa la versión en la consulta original. Esta es una forma tan buena de demostrarlo que es extraño que no se use con más frecuencia. Considera el siguiente diagrama.
La parte superior de Rgain (Vx) está en el voltaje V1
La parte inferior de Rgain (Vy) está en el voltaje V2
El voltaje en Rgain = Vx-Vy = (V1-V2) = Vin
Ahora la magia.
Se puede ver 'por inspección' que la misma corriente fluye de Vw a Vx, luego de Vx a Vy y luego de Vy a Vz (o A1_out a través de R1a, luego a través de Rgain y luego a través de R1b a A2_out ).
SO los voltajes a través de R1a, Rgain & R1b debe ser proporcional a sus resistencias (ya que todas llevan la misma corriente). Entonces, por ejemplo, si R1 = 7 x Rgain, debe tener siete veces el voltaje que tiene Rgain.
PERO la tensión en Rgain = Vin = V1-V2 desde arriba.
Use R1 para R1a o R1b ya que el resultado es simétrico.
Por lo tanto, la tensión en R1 = Vin x R1 / Rgain
Ganancia de la primera etapa = (R1 + Rgain + R1) / Rgain
= (2xR1 + Rgain) / Rgain o = 2xR1 / Rgain + 1
Cual es la clásica instrumentación y expresión de ganancia de amplificador. La ganancia de la etapa de entrada puede alterarse simplemente modificando Rgain.
La etapa de salida es un amplificador diferencial estándar con ganancia de etapa = R3 / R2
Ganancia general = (2 x R1 / Rgain + 1) x R3 / R2
Laexplicaciónanterioresmía,peroelmaravillosoredibujadodelcircuitoestándarprovienedela
Los dos amplificadores operacionales de entrada actúan como amplificadores de búfer con ganancia. Mientras que el circuito aumenta la ganancia por igual para las etapas de entrada diferencial, también aumenta la ganancia para señales de modo común. A medida que la resistencia de ganancia única, R1, se conecta entre las uniones de suma de las dos memorias intermedias de entrada, la tensión de entrada diferencial total aparecerá en R1 porque la tensión en la unión de suma de cada amplificador es igual a la tensión aplicada a su valor positivo no entrada de inversión. Por lo tanto, los voltajes de entrada amplificados en las salidas de op-amp1 y op-amp2 aparecerán diferencialmente en la red de tres resistencias, R2, R1 y R2 en las dos salidas de op-amp.
El voltaje a través de R1 es igual a Vin, por lo tanto, la corriente a través de R1 será igual (Vin / R1). Op-amp1 y op-amp2 funcionarán con ganancia y amplificarán la señal de entrada. Sin embargo, si se aplica un voltaje de modo común a las entradas de los amplificadores, los voltajes en cada lado de R1 serán iguales y no fluirá corriente a través de esta resistencia. Dado que no fluye corriente a través de R1 (ni, por lo tanto, a través de ambas resistencias R2, los amplificadores 1 y 2 funcionarán como seguidores de unidad de ganancia (búferes). Por lo tanto, las señales de modo común pasarán a través de los búferes de entrada a ganancia de unidad, pero voltajes diferenciales será amplificado por el factor (1 + (2 R2 / R1)) como se indica a continuación por Russell McMahon. La ganancia general se puede aumentar aún más por la relación de R4 / R3 configurada por el amplificador diferencial, op-amp3. La función de transferencia correctamente dada en mi tutorial será:
También el esquema de instrumentación de 3 amplificadores operacionales presentado por Russel McMahon como parte de su explicación de Wikipedia también coincide exactamente con mi propio Representación esquemática de un amplificador de instrumentación con amortiguación de alta impedancia. en el sitio www.electronics-tutorials.ws.
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