AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACION

Amplificador de instrumentación.

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.

Su utilización es común en aparatos que trabajan con señales muy débiles, tales como equipos médicos (por ejemplo, el electrocardiograma), para minimizar el error de medida

Características:

-Amplificador Restador.

-Impedancia de entrada (Zi) muy alta (300MOhm).
-Ganancia se fija con una Rgain.
-CMRR alta> 100db.
-Amplificador diferencial
-Dos etapas:
                    1 preamplificacion
                    2 restador
-Se usa como acondicionador de señal de bajo nivel.

Para analizar el funcionamiento del amplificador de instrumentación partiremos el circuito en dos partes, en un primera un amplificador como un seguidor de voltaje y en la segunda un amplificador en configuración restador, con dos entradas Vx y Vy.

Nuestro circuito quedaría de la siguiente forma:

Para analizar el circuito anterior usaremos el método de superposición, y así encontrar una relación entre la entrada y la salida.

Haciendo Vy=0, la configuración que obtenemos es una de un amplificador inversor. Y sabiendo la relación que existe entre la entrada y la salida. tenemos lo siguiente:

V0=-(R2*Vx)/R1

Ahora con el mismo circuito hacemos Vx=0, y analizaremos el comportamiento del circuito.

Tenemos un amplificador en configuración no inversor, y sabemos que la relación de entrada y salida esta dada por la siguiente ecuación.

Vo=(1+R2/R1)(Va)

Va=(R4*Vy)/(R3+R4)

Vo=(1+R2/R1)((R4*Vy)/(R3+R4))

Teniendo las dos respuestas generadas por el sistema, el siguiente procedimiento es sumarlas para encontrar una ecuación general que describa el funcionamiento del circuito.

Vo=Vox+Voy

Para simplificar la anterior ecuación consideramos la siguiente condición:

R1=R3

R2=R4

Finalmente la ecuación general del restador es:

A continuación determinaremos la relación entre Vx y Vy para completar el análisis del amplificador de instrumentación.

considerando la corriente (I) tenemos lo siguiente:

Vx=IR1+IRg+IR1+Vy

Vx=(2R1+Rg)I+Vy

Vx-Vy=(2R1+Rg)I

Suponiendo que la impedancia del amplificador en muy grande la corriente que circula por ese lado es prácticamente cero.

calculemos el valor de la corriente (I):

I=(V1-V2)/Rg

Vx-Vy=(2R1+Rg)((V1-V2)/Rg)

Juntando las ecuaciones del amplificador restador y la anterior, encontraremos la relacion del voltaje de salida y las dos entradas V1 y V2:

Vo=(R4/R3)(1+2R2/R1)(V1-V2)