¿Por qué usar un amplificador de instrumentación de tres opamp?

Desde R1 = R2, para la versión 2-opamp, la ecuación de \ $ V_ {OUT} \ $ se simplifica a

  

\ $ V_ {OUT} = \ left (Sig_ + - Sig_- \ right) \ times \ left (2 + \ dfrac {2 R2} {RG} \ right) \ $

y, de hecho, no hay signos de R3 o R4. Así que hice el cálculo nuevamente y encontré la siguiente ecuación diferente (no incluyo la derivación porque hay demasiado TeX involucrado):

  

\ $ V_ {OUT} = \ left (Sig_ + - Sig_- \ right) \ times \ left (2 + \ dfrac {R1 + R3} {RG} \ right) \ $

que me gusta más porque al menos tenemos un término R3 aquí. Por supuesto, si \ $ R1 = R2 = R3 = R4 \ $ ambas ecuaciones son equivalentes, pero esta condición no se menciona con el esquema. (Agradecería que alguien confirme que mi ecuación es correcta).

Madmanguruman señaló que la ganancia es de un mínimo de 2 para esta configuración, que también se muestra en las ecuaciones anteriores. No estoy seguro de que esto sea una restricción seria, ya que los amplificadores de instrumentación generalmente se usan para ganancias mucho más altas que 2, especialmente para medidores de tensión y otras mediciones del puente de Wheatstone. Las ganancias de 100 a 500 son comunes.
OMI La otra observación de Madmanguruman de que \ $ Sig _- \ $ pasa a través de dos opamps no es correcta: la entrada de inversión del opamp superior se mantiene en \ $ Sig _ + \ $, y \ $ Sig _- \ $ solo influye en las corrientes a través de las resistencias.

Parece que la versión 2-opamp es una buena alternativa para la versión clásica en la mayoría de las aplicaciones, ya que, como dijiste, guardas un opamp.

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En forma integrada, no se gana (no hay juego de palabras) mucho al elegir una versión de dos versiones. El INA122 cuesta USD 6.86 mientras que el three-opamp INA129 cuesta USD 7.35, ambos precios de Digikey.

  

El diseño de los dos amplificadores operacionales tiene, en principio, algunos inconvenientes en comparación con el diseño de los tres amplificadores operacionales: el rango de entrada del modo común es menor y la adaptación de las resistencias es más crítica si se desea lograr un CMRR alto (Graeme , 1973). Sin embargo, estos inconvenientes se vuelven menos importantes a valores altos de ganancia general.

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Por otra parte, esto afirma que el CMR es mejor para la versión de dos amplificadores operacionales:

  

La configuración de dos amplificadores operacionales puede proporcionar un CMR más alto, especialmente en aplicaciones de suministro único de bajo voltaje.

No estoy seguro de cuál es la correcta. También:

  

La señal V1 debe propagarse a través de dos amplificadores operacionales, pero la señal V2 se propaga a través de un amplificador operacional. Cuando las señales de entrada contienen frecuencias mayores que la porción plana de la curva de ganancia del amplificador operacional (Referencia 2), la señal V1 se atenúa más que la señal V2. La atenuación desigual hace que la señal se desequilibre y la CMR se reduce a altas frecuencias.

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Según Wikipedia , los dos circuitos del amplificador operacional solo pueden proporcionar una ganancia superior a 2.

También, puede ver que para los dos circuitos de amplificador operacional, SIG genera una señal 'intermedia' que se compara con SIG + en otra opamp, creando un pequeño desequilibrio desde una perspectiva de propagación de la señal. El circuito de tres amplificadores operacionales no tiene este problema, ya que cada entrada tiene retardos de propagación comparables: cada entrada genera una señal intermedia (con indicadores independientes) que se comparan en una etapa de amplificador diferencial discreto.

R3 y R4 no están en la ecuación debido a que \ $ R1 = R2 \ $ y \ $ R3 = R4 \ $, muy parecido al primer circuito donde R1 y R3 no están en la ecuación (de nuevo, porque \ $ R1 = R2 \ $ y \ $ R3 = R4 \ $). Los términos que faltan se simplifican debido a las igualdades.