Comprendre et Concevoir un Amplificateur d'Instrumentation
Qu'est-ce qu'un Amplificateur d'Instrumentation ?
Un amplificateur d'instrumentation donne aux ingénieurs la capacité d'affiner le gain d'un circuit en modifiant une seule résistance, contrairement à un amplificateur différentiel conventionnel qui nécessite plusieurs changements de résistances. Construit sur la base de l'amplificateur différentiel, il ajoute une unique résistance ajustable qui débloque cette commodité.
Fonctionnement du Circuit
La conception combine un étage différentiel tamponné avec trois résistances additionnelles qui connectent les deux sections tampons. Toutes les résistances sont égales sauf R_gain.
La rétroaction négative dans l'ampli op en haut à gauche force la tension au point 1 (le haut de R_gain) à correspondre à V_1, tandis que l'ampli op du bas verrouille la tension au point 2 (le bas de R_gain) à V_2. Cela crée une chute de tension à travers R_gain égale à la différence entre V_1 et V_2. Comme les courants d'entrée des amplis op sont négligeables, le même courant circule à travers les deux résistances adjacentes à R_gain, produisant une chute de tension entre les points 3 et 4 donnée par :
L'amplificateur différentiel standard à droite amplifie ensuite cette chute par un facteur d'un — à condition que les résistances environnantes soient égales.
Pourquoi Utiliser un Amplificateur d'Instrumentation ?
Bien que la disposition paraisse complexe, cette configuration offre deux avantages majeurs :
- Une impédance d'entrée extrêmement élevée sur
V_1 etV_2, car chacune se connecte directement à l'entrée non-inversante de son ampli op. - Un réglage de gain simple, via une seule résistance,
R_gain.
En réarrangeant l'algèbre, on obtient l'expression globale du gain en tension :
En pratique, changer uniquement R_gain suffit à modifier le gain différentiel. Bien que modifier d'autres résistances puisse aussi ajuster le gain, cela exigerait des changements parfaitement équilibrés pour maintenir le circuit symétrique. Noter que régler R_gain à l'infini (circuit ouvert) donne le gain minimum de 1.
Point Clé
- Un amplificateur d'instrumentation offre une impédance d'entrée élevée et un contrôle de gain aisé via une seule résistance, le rendant idéal pour les circuits de mesure de précision.
Pour Aller Plus Loin
- Fiche de travail : Circuits Additionneur et Soustracteur Ampli Op
Technologie industrielle
- Le circuit intégré 555 : une référence intemporelle en conception analogique
- La formule quadratique : un outil fiable pour résoudre les équations du second degré
- Amplificateur JFET Source Commune : Conception, Analyse et Fiche Pratique
- Amplificateur JFET Drain Commun : Fondamentaux, Applications et Fiche d'Exercices
- Amplificateur JFET Grille Commune : Conception, Fonctionnement et Applications
- Amplificateur Source Commune (IGFET) : Conception, Polarisation et Performance
- Amplificateur Drain Commun (IGFET) : Conception, Fonction et Applications
- Amplificateur Grille Commune IGFET : Théorie, Conception et Applications Pratiques
- Le boom du nearshoring au Mexique : transformer le déclin de la Chine en atout manufacturier