Configuración paralela de OpAmp

El artículo amplificador de instrumentación de Wikipedia lo explica razonablemente bien usando la teoría. Usemos algunos diagramas para hacer esto un poco más intuitivo.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1. \ $ R_ {GAIN} \ $ eliminado.

• Con la resistencia de ganancia omitida, simplemente tenemos dos seguidores de voltaje.
• En (a) tenemos una entrada diferencial de 1 V y una salida diferencial de 1 V.
• En (b) tenemos una entrada de modo común de 1 V y una salida diferencial de 0 V.

El problema se produce con este circuito que si queremos aumentar la ganancia en la forma normal del amplificador sin inversión, agregaríamos resistencias de IN a tierra en OA1 y OA2. El problema es que la señal de modo común también se amplifica y esto puede causar una sobrecarga en la siguiente etapa, especialmente si la señal de modo común es alta en relación con la señal de interés.

^{simular este circuito}

Figura 2. \ $ R_ {GAIN} \ $ reinstalado.

Para mantener las matemáticas simples, he establecido Rgain = 20 kΩ.

• En (a) sabemos por nuestra teoría del amplificador no inversor que el amplificador operacional se ajustará con V- = V +. Por lo tanto, con una entrada de 1 V, OA1 tendrá 1 V en IN-.
• De manera similar, OA2 tendrá 0 V en V-.
• Ahora hay 1 V en Rgain, por lo que 0.05 mA deben fluir a través de R1, Rgain y R2. A partir de esto podemos calcular los voltajes de salida del amplificador operacional. Vemos que hemos duplicado la salida de señal diferencial a 2 V.
• En (b) podemos ver que la señal del modo común pasa con una ganancia de uno.

Entonces, al agregar Rgain = 20 kΩ, aumentamos la ganancia diferencial en un factor de 2 sin aumentar la ganancia del modo común. A medida que aumentamos Rgain, los beneficios mejoran aún más.

Lea el párrafo 3 del artículo de Wikipedia a la luz de esto y vea si ayuda.

R1 en su amplificador de instrumentación le permite ajustar la ganancia general de la diferencia utilizando una resistencia uno , sin ninguna tolerancia correspondiente. Sí, podría eliminar R1 (y de hecho reemplazar ambos R2 con un corto). Entonces su ganancia sería fija y determinada por R3 y R4.

Sin R1 y R2, si desea ajustar la ganancia, su precisión está limitada por la precisión de R3 y R3. Esto requeriría algo como un potenciómetro estéreo, cuya tolerancia de emparejamiento (y seguimiento) no será perfecta. Para grandes ganancias, esta inexactitud puede inundar la señal de interés.

R1 establece la ganancia diferencial. Si se retira, el circuito tendrá una ganancia establecida por R3, R4, R4, R5 (R3 y R4 en el segundo diagrama). El beneficio de R1 es que aumenta la ganancia diferencial al tiempo que deja la ganancia del modo común igual a 1 en ambas ramas.

Otra ventaja de esta topología es que un amplificador de instrumentación integrado con alto índice de rechazo de modo común se puede hacer con resistencias R2, R3, R4 que coincidan con precisión (fácil en un IC) mientras que su precisión de valor absoluto no es tan importante (no es eso) fácil en un IC) y establezca la ganancia utilizando solo un componente externo.

En cuanto a la denominación, "amplificador no inversor" es similar a "seguidor de voltaje". El primero puede tener cualquier ganancia positiva (en oposición a negativa, mientras que la inversión), mientras que posteriormente es una ganancia unitaria: la salida sigue a la entrada. En este circuito es más preciso llamarlo "amplificador no inversor" para enfatizar el hecho de que las señales de entrada positivas y negativas conservan su fase y se restan en A3. Aunque si se retira R1, A1 y A2 se convierten tanto en "amplificador no inversor" como en un caso especial de "seguidor de voltaje".

Hay un artículo de Wikipedia sobre amplificadores de instrumentación con mucha más buena lectura: enlace