08. Amplificatorul de instrumentaţie

Scop

După cum am spus şi în secţiunea precedentă, este de dorit modificarea factorului de amplificare al circuitului fără a schimba mai mult de un rezistor, aşa cum era cazul exemplului precedent. Această posibilitatea se poate realiza cu ajutorul amplificatorului de instrumentaţie.

Circuitul amplificatorului de instrumentaţie

Circuitul este construit din două amplificatoare diferenţiale şi trei rezistori ce conectează cele două amplificatoare împreună. Considerăm că toţi rezistorii din circuit sunt egali, cu excepţia rezistorului R_amplificare. Reacţia negativă a AO din stânga sus duce tensiunea din punctul 1 (deasupra lui R_amplificare) la o valoare egală cu V₁. Asemănător, tensiunea la punctul 2 (sub R_amplificare) este menţinută la o valoare egală cu V₂. Caderea de tensiune la bornele lui R_amplificare va fi egală cu diferenţa de tensiune dintre V₁ şi V₂. Această cădere de tensiune duce la apariţia unui curent prin R_amplificare, şi din moment ce curentul prin buclele de reacţie ale celor două amplificatoare este zero, curentul prin R_amplificare trebuie să fie egal cu valoarea curentului prin cele două rezistoare R din imediata sa vacinătate.

Căderea de tensiune între punctele 3 şi 4 va fi prin urmare egală cu:

Factorul de amplificare în tensiune

Amplificatorul diferenţial din dreapta va amplifica această cădere de tensiune dintre punctele 3 şi 4 cu un factor de 1 (presupunând că valorile tuturor rezistorilor R sunt egale).

Din formula de mai sus reiese şi factorul de amplificare în tensiune al unui amplificator de instrumentaţie:

Cea mai mică amplificare posibilă cu ajutorul configuraţiei de mai sus este 1, atunci când R_amplificare este deschis (rezistenţa infinită).

Avantaje

Deşi modul de realizare al acestui AO pare greoi, avantajul constă în impedanţele de intrare extrem de mari pentru V₁ şi V₂, iar amplificarea se poate ajusta prin variaţia valorii unui singur rezistor.