Kapan penguat instrumentasi (In-Amp) dan bukan penguat operasional (Op-Amp)?

Saya telah melihat sejumlah konfigurasi berbeda untuk amplifier instrumentasi, termasuk 2 versi opamp. Ini

juga satu. Tapi itu hanya penguat diferensial yang didahului oleh buffer input. Kapan Anda menyebutnya penguat instrumentasi, dengan kata lain, apa yang istimewa dari itu sehingga layak disebut terpisah?

"Penguat instrumentasi adalah perangkat penguatan tegangan diferensial presisi [...]." Salah satu kata penting di sini adalah "mendapatkan". OpAmp memiliki gain tak terbatas (secara teori) dan hanya mendapatkan gain yang pasti dengan menambahkan sirkuit di sekitarnya. Biasanya, ketika menggunakan satu OpAmp saja, setidaknya salah satu input kehilangan impedans inputnya yang sangat tinggi karena resistor eksternal diperlukan.

Jika Anda memerlukan dua (diferensial) input dengan baik impedansi masukan yang sangat tinggi dan keuntungan yang ditetapkan, Anda dapat menggunakan dua OpAmp-InAmp Anda bicarakan atau tiga-OpAmp-InAmp-konfigurasi gambar menunjukkan Anda. Ada juga IC InAmps readymade oleh perusahaan seperti Linear Technology atau Analog Devices.

Sirkuit tiga-OpAmp-InAmp di dalam gambar pertanyaan Anda menunjukkan bahwa dua OpAmps digunakan sebagai buffer, di mana mereka masih memiliki impedansi tinggi pada pin input non-pembalik yang tidak tersambung ("+"). Dengan mengumpankan output mereka ke dalam OpAmp lain, input non-pembalik atas ("+") menjadi input pembalik ("-") karena terhubung ke input pembalik ("-") opAmp ke-3. Input non-pembalik yang lebih rendah ("+") tetap non-pembalik karena hubungannya dengan OpAmp ke-3.

Tiga-OpAmp-InAmps umum menggunakan konfigurasi yang sedikit berbeda dibandingkan dengan gambar Anda untuk mengatur penguatan hanya dengan satu resistor ( resistor gain eksternal untuk InAmps yang sepenuhnya terintegrasi). Silakan merujuk ke tautan yang saya berikan untuk detail lebih lanjut.

Dengan tiga-OpAmp-InAmp, Anda mendapatkan keduanya impedansi input yang sangat tinggi pada dua input diferensial (sementara Anda hanya akan mendapatkan satu input dengan impedansi input tinggi dengan buffer OpAmp biasa) dan Anda mendapatkan penolakan yang sangat baik dari sinyal mode (yang dapat dicapai dengan satu OpAmp juga, tetapi dengan biaya menurunkan impedansi input dengan resistor yang harus Anda gunakan untuk mengubah OpAmp menjadi penguat perbedaan).

Sirkuit dua-OpAmp-InAmp membutuhkan lebih sedikit bagian, tetapi dengan biaya rasio penolakan mode umum (CMRR) yang tidak begitu baik.

Berikut adalah tautan ke buku yang sangat bagus tentang InAmps karya Charles Kitchin dan Lew dari Analog di mana Anda dapat menemukan pandangan yang lebih mendalam tentang semua masalah ini.

Saya setuju dengan apa yang dikatakan Zebonaut, tetapi inilah kriteria saya untuk menjadi "penguat instrumentasi" secara lebih ringkas:

• Keuntungan harus terbatas dan diketahui. Terkadang gain diperbaiki, seperti 10x atau 100x. Perangkat lain memungkinkan pemilihan keuntungan yang telah ditetapkan sebelumnya atau Anda memberikan resistor atau sesuatu yang menentukan keuntungan.

• Inputnya diferensial. Penolakan mode umum biasanya sangat baik, umumnya jauh lebih baik daripada yang dapat Anda lakukan dengan opamp dan bagian diskrit.

• Masukan adalah impedansi tinggi. Anda dapat membuat penguat diferensial dari opamp tunggal, tetapi kemudian input tidak lagi impedansi tinggi, dan salah satunya didorong sebagian dengan sinyal di sisi lain.

• Ini semua dalam satu paket itegrated jika dijual sebagai chip "penguat intrumentation".

Opamp ideal memiliki impedansi input tak terbatas dan amplifikasi tak terbatas . Melalui umpan balik, Anda dapat mengatur amplifikasi ke tingkat yang realistis, tetapi ini mengorbankan impedansi input yang tinggi. Sebuah penguat instrumentasi (inamp) adalah penguat perbedaan yang memecahkan ini.
Ada beberapa konfigurasi penguat instrumentasi, yang ini mungkin yang paling sederhana untuk dipahami:

$\times$$\Omega$$\Omega$

$R_{GAIN}$ mengatur amplifikasi:

$V_{OUT} = \left(1 + \dfrac{2 R}{R_{GAIN}}\right) \times (V_2 - V_1)$

Penguat instrumentasi adalah perangkat yang menghasilkan output sebanding dengan perbedaan tegangan antara dua input impedansi tinggi. Op amp adalah perangkat yang berupaya menghasilkan output yang akan membuat perbedaan antara dua input (biasanya impedansi tinggi) nol. Dimungkinkan untuk menggunakan op amp dan beberapa resistor untuk membangun sirkuit yang akan menghasilkan output yang sebanding dengan perbedaan antara dua input NON-TINGGI-IMPEDANSI. Dimungkinkan juga untuk menggunakan op amp untuk menghasilkan output impedansi rendah yang sama dengan input impedansi tinggi. Penguat instrumentasi secara konseptual mirip dengan sepasang op amp yang mengubah sinyal input impedansi tinggi ke output impedansi rendah, dan mengumpankan ke op amp ketiga yang kemudian menghasilkan output yang proporsional dengan perbedaan antara sinyal-sinyal buffered. Dalam praktek,