¿Cuál es la diferencia entre amplificadores operacionales, diferenciales y de instrumentación?

RS Components enumera tres categorías de amplificadores similares: amplificadores operacionales , amplificadores diferenciales y amplificadores de instrumentación . Creo que debería haber una sola sección llamada Amplificadores operacionales. ¿Por qué existen estas tres secciones separadas? ¿Cuál es el significado de esta diferencia?

Un amplificador operacional es un circuito integrado, y algo así como un bloque de construcción. Las entradas (V + y V-) de un amplificador operacional tienen una impedancia muy alta, y debido a eso entra muy poca corriente en estas entradas. La fórmula general para el rendimiento de un amplificador operacional es Vout = A * (V + - V-), y A es un número muy grande. Cuando está conectado en modos de retroalimentación, el amplificador operacional puede tener muchas configuraciones diferentes (a pesar de que la ganancia de "circuito abierto" es un número muy grande.

Un amplificador diferencial, por definición, también funciona con la relación Vout = A * (V + - V-), pero A puede ser un número mucho menor que en un amplificador operacional que funciona en bucle abierto, y las corrientes en las entradas no son necesariamente cero. La impedancia de entrada puede ser relativamente baja, y la impedancia de entrada para cada entrada no necesita ser la misma. Un amplificador diferencial puede construirse a partir de uno o más amplificadores operacionales y algunas resistencias, o puede estar hecho de partes más básicas, como los transistores.

Un amplificador de instrumentación es un tipo especial de amplificador diferencial. En general, es un amplificador diferencial, pero las impedancias de entrada en las dos entradas son muy altas (es decir, corrientes de entrada muy pequeñas), y lo mismo para cada entrada. Por lo general, hay una manera de cambiar la ganancia con una resistencia. Muy a menudo, el amplificador de instrumentación tiene una configuración de tres amplificadores operacionales (o el equivalente), con dos amplificadores operacionales que sirven como etapa de entrada, y la etapa de salida es un simple amplificador de diferencia de un amplificador operacional con un punto de referencia que se puede usar para mover la línea de base alrededor. Debido a que las resistencias en el amplificador de diferencia generalmente se recortan con láser dentro del circuito integrado, el rechazo en modo común es muy alto. También hay dos configuraciones de amplificador de instrumentación de amplificador operacional,

Un amplificador operacional generalmente se diseñará de modo que cuando se use en un sistema de retroalimentación adecuado, las entradas siempre estarán dentro de alguna tolerancia especificada de ser igual; La mayoría de los amplificadores operacionales están diseñados con entrada de alta impedancia, aunque la altura es "alta" puede variar.

Un amplificador diferencial generalmente estará diseñado para medir la diferencia de voltaje entre dos entradas; Los amplificadores diferenciales a menudo tienen una resistencia de entrada equilibrada pero finita, y muchos de ellos pueden funcionar con voltajes de entrada significativamente más allá de los rieles. Uno de los mayores problemas con tales amplificadores es que si las entradas están conectadas a cosas que tienen diferentes resistencias, la corriente que fluye hacia adentro o hacia afuera de las entradas los afectará en diferentes cantidades.

Un amplificador de instrumentación, como otros tipos de amplificador diferencial, está diseñado para medir la diferencia entre los voltajes de entrada. Sin embargo, a diferencia de muchos otros amplificadores diferenciales, un amplificador de instrumentación alimentará ambas entradas directamente a una etapa de amplificador no inversor de alta impedancia sin ninguna otra carga resistiva. Esto significa que ambas entradas deben estar dentro de los rieles de suministro, pero la falta de carga resistiva significa que no es necesario que una corriente significativa entre o salga de las entradas; Esto a su vez significa que incluso si las entradas están conectadas a cosas con diferentes resistencias, tales diferencias no interferirán con la precisión de la medición.

Los amplificadores operacionales son dispositivos de uso general que se pueden usar en muchas aplicaciones. Si los requisitos no son demasiado estrictos, se pueden utilizar para hacer amplificadores diferenciales y de instrumentación. Los amplificadores diferenciales están diseñados específicamente para amplificar la diferencia entre 2 señales de entrada. Pueden incluir resistencias especialmente adaptadas para ayudar a optimizar esta función. Los amplificadores de instrumentación están diseñados específicamente para aplicaciones que requieren excelentes características de CC, alta impedancia de entrada, bajo ruido y deriva. También pueden incluir resistencias integradas para permitir la selección de ganancia sin usar componentes externos. Dado que los amplificadores diferenciales y de instrumentación no son amplificadores operacionales de propósito general, generalmente se enumeran en categorías separadas. Aunque no es tan versátil como un amplificador operacional,

Los amplificadores operacionales tienen dos entradas y una salida.

Los amplificadores de instrumentación generalmente tienen tres entradas (ref es una entrada) y una función de control de ganancia, y una salida.

Los amplificadores diferenciales generalmente tienen dos salidas y generalmente dos entradas.

Ninguno es directamente intercambiable eléctricamente y esto es algo funcional y generalmente funcional.

Todos están destinados a resolver diferentes soluciones.