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
Su utilización es común en aparatos que
trabajan con señales muy débiles, tales
como equipos médicos, para minimizar el error
de medida.
En la siguiente figura se muestra
la estructura de un amplificador:
Al existir realimentación negativa se puede considerar un cortocircuito 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 resistencia R_{gain} 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
resistencias 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 (R2=R3) 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)
En caso de que las resistencias no sean iguales, la ganancia
total del amplificador de instrumentación será:
V_{out}=(V_2-V_1)\left(1+\frac{2R_1}{R_g}\right)\frac{R_3}{R_2}