Amplificador de instrumentación

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Un amplificador de instrumentación es un dispositivo creado a partir de amplificadores operacionales. Está diseñado para tener una alta impedancia de entrada y un alto rechazo al modo común (CMRR). Se puede construir a base de componentes discretos o se puede encontrar encapsulado (por ejemplo el INA114).

La operación que realiza es la resta de sus dos entradas multiplicada por un factor.

[editar] Estructura

En la siguiente figura se muestra la estructura de un amplificador de instrumentación:

Al existir realimentación negativa se puede considerar un cortocicuito virtual entre las entradas inversora y no inversora (símbolos - y + respectivamente) de los dos operacionales. Por ello se tendrán las tensiones en dichos terminales y por lo tanto en los extremos de la resisntecia $R g$
Así que por ella circulará una corriente $I_g=(V_2-V_1)\left(\frac{1}{R_g}\right)$
Y debido a la alta impedancia de entrada del A.O., esa corriente será la misma que atraviesa las resisntecias $R 1$
Por lo tanto la tensión que cae en toda la rama formada por $R g, R 1 y R 1$
será: $V_{intermedia}=\frac{(V_2-V_1)}{R_g}(R_g+2R_1)=(V_2-V_1)\left(\frac{R_g}{R_g}+\frac{2R_1}{R_g}\right)$
Simplificando: $V_{intermedia}=(V_2-V_1)\left(1+\frac{2R_1}{R_g}\right)$
Que será la DIFERENCIA de tensión entre la salida inmediata de los dos A.O. 's(justo antes de las $R 2$
). Puesto que el resto del circuito es un restador de ganancia la unidad su salida será exactamente la diferencia de tensión de su entrada(sin añadir ganacia), la cual se acaba de definir.

$V_{out}=(V_2-V_1)\left(1+\frac{2R_1}{R_g}\right)$
Nótese como se ha simplificado la expresión dando valores iguales a las resistencias.

En circuitos integrados suele encapsularse todo excepto la resistencia R_g para poder controlar la ganancia. También puede sustituirse la conexión a tierra por otra a una tensión dada.

Este amplificador se usa para medir pequeños voltajes diferenciales superpuestos sobre un voltaje de modo común, más grande que el diferencial, se le llama también, amplificador transductor, amplificador de error o amplificador de puente. El amplificador de instrumentación se coloca en la etapa de entrada de un instrumento electrónico, se utiliza para aumentar la sensibilidad del circuito.

[editar] Aplicaciones

Para acondicionar la salida de un puente de Wheatstone.
Para amplificar señales eléctricas biológicas (por ejemplo en electrocardiogramas).
Como parte de circuitos para proporcionar alimentación a corriente constante.
En fuentes de alimentación.