Ganancia del amplificador de instrumentación

Fórmula

Descripción

El amplificador de instrumentación (INA) de tres amplificadores operacionales es la topología estándar para la medición diferencial de precisión. La primera etapa (dos amplificadores operacionales) proporciona una ganancia ajustable fijada por una única resistencia Rg, con la fórmula G₁ = 1 + 2R₁/Rg. La segunda etapa (amplificador diferencial) proporciona una ganancia fija G₂ = R₃/R₂, normalmente fijada a la unidad. La ganancia total es G₁ × G₂. La ventaja clave es que la ganancia se fija con una única resistencia (Rg) manteniendo a la vez un excelente CMRR, una alta impedancia de entrada y una baja deriva. Los CI dedicados de INA (INA128, AD620, AD8421) integran los tres amplificadores operacionales con resistencias ajustadas por láser.

Variables

• G — Ganancia de tensión total (V/V)
• R₁ — Resistencias de la etapa de entrada (Ω, ambas iguales)
• Rg — Resistencia que fija la ganancia (Ω)
• R₃ — Resistencia de realimentación de la etapa diferencial (Ω)
• R₂ — Resistencia de entrada de la etapa diferencial (Ω)

Notas prácticas

Para CI de INA con R₃/R₂ = 1 (segunda etapa de ganancia unitaria), G = 1 + 2R₁/Rg. Fórmulas de ganancia comunes de CI: INA128/INA129: G = 1 + 50kΩ/Rg, AD620: G = 1 + 49,4kΩ/Rg. El CMRR mejora con mayor ganancia y mejor apareamiento de las resistencias. Para Rg = ∞ (abierto), G = 1 (ganancia unitaria). Para un CMRR máximo, la relación R₃/R₂ debe estar apareada con precisión entre los dos lados del amplificador diferencial; incluso un desajuste del 0,1% limita el CMRR a unos 66 dB.