L'amplificateur d'instrumentation

Qu'est-ce qu'un amplificateur d'instrumentation ?

Un amplificateur d'instrumentation permet à un ingénieur d'ajuster le gain d'un circuit amplificateur sans avoir à modifier plus d'une valeur de résistance. Comparez cela à l'amplificateur différentiel, dont nous avons parlé précédemment, qui nécessite l'ajustement de plusieurs valeurs de résistance.

La soi-disant instrumentation l'amplificateur s'appuie sur la dernière version de l'amplificateur différentiel pour nous donner cette capacité :

Comprendre le circuit de l'amplificateur d'instrumentation

Ce circuit intimidant est construit à partir d'un étage amplificateur différentiel tamponné avec trois nouvelles résistances reliant les deux circuits tampons entre eux. Considérez que toutes les résistances ont la même valeur, à l'exception de R_gain .

La rétroaction négative de l'ampli-op en haut à gauche provoque la tension au point 1 (haut de R_gain ) être égal à V₁ . De même, la tension au point 2 (bas de R_gain ) est maintenu à une valeur égale à V₂ . Cela établit une chute de tension aux bornes de R_gain égal à la différence de tension entre V₁ et V₂ . Cette chute de tension provoque un courant à travers R_gain , et puisque les boucles de rétroaction des deux amplificateurs opérationnels d'entrée ne consomment pas de courant, la même quantité de courant passe par R_gain doit passer par les deux résistances « R » au-dessus et en dessous.

Cela produit une chute de tension entre les points 3 et 4 égale à :

L'amplificateur différentiel régulier sur le côté droit du circuit prend alors cette chute de tension entre les points 3 et 4 et l'amplifie d'un gain de 1 (en supposant encore que toutes les résistances "R" sont de valeur égale).

Avantages de l'amplificateur d'instrumentation

Bien que cela ressemble à une manière lourde de construire un amplificateur différentiel, il présente les avantages distincts de posséder des impédances d'entrée extrêmement élevées sur le V₁ et V₂ entrées (parce qu'elles se connectent directement aux entrées non inverseuses de leurs amplificateurs opérationnels respectifs) et gain réglable qui peut être réglé par une seule résistance.

En manipulant un peu la formule ci-dessus, nous avons une expression générale pour le gain de tension global dans l'amplificateur d'instrumentation :

Bien que cela ne soit pas évident en regardant le schéma, nous pouvons changer le gain différentiel de l'amplificateur d'instrumentation simplement en changeant la valeur d'une résistance :R_gain .

Oui, nous pourrions toujours changer le gain global en changeant les valeurs de certaines des autres résistances, mais cela nécessiterait un équilibré la valeur de la résistance change pour que le circuit reste symétrique. Veuillez noter que le gain le plus faible possible avec le circuit ci-dessus est obtenu avec R_gain complètement ouvert (résistance infinie), et cette valeur de gain est 1.

AVIS :

• Un amplificateur d'instrumentation est un circuit d'amplificateur opérationnel différentiel fournissant des impédances d'entrée élevées avec une facilité de réglage du gain grâce à la variation d'une seule résistance.

FEUILLE DE TRAVAIL CONNEXE :

• Fiche de travail sur les circuits d'ampli op d'été et de soustracteur