AMPLIFICATOARE INSTRUMENTALE

Masurarile de precizie care necesita amplificarea unor semnale de nivel foarte redus in prezenta unor tensiuni de mod comun mari , cum ar fi semnalele furnizate de punti de masura , termocupluri sau alte traductoare montate la distanta fata de punctul de citire si prelucrare a datelor , necesita utilizarea unor amplificatoare de mare performanta [1]. Un astfel de amplificator este amplificatorul de instrumentatie care de regula este un amplificator diferential cu o amplificare finita , foarte precis reglabila prin conectarea in exteriorul circuitului integrat a unor rezistente sau perechi de rezistente cu impedanta de intrare si factorul de mod comun (CMMRR) de valori foarte mari. Amplificatorul de instrumentatie permite realizarea de performante superioare amplificatoarelor operationale in ceea ce priveste tensiunea de decalarj , deriva termica , liniaritatea , stabilitatea si precizia factorului de amplificare , fiind diferite fundamental de A.O. prin faptul ca sunt destinate sa functioneze numai in circuite inchise , elementele de reactie incluzandu - se in structura circuitului integrat.

Configuratia unui astfel de amplificator instrumental este diferita putand fi realizate cu componente discrete si amplificatoare operationale sau in tehnologie monolitica sau hibrida. La aparatura de masura control amplificarea in tensiune se face adesea cu amplificatoare diferentiale la care una din intrari este folosita pentru intrarea de semnal , iar cealalta pentru conectarea retelei de reactie. Daca s-ar folosi un singur amplificator operational reteaua de reactie ar reduce impedanta de intrare la valori ce nu pot fi admise in asemenea aplicatii si de aceea s-au imaginat structuri speciale de amplificatoare diferentiale cu doua sau mai multe A.O.(amplif. operat.). Deci ampificatoarele de instrumentatie sunt diferentiale cu intrari flotante fata de masa , cu impedanta mare atit pe modul diferential cit si pe modul comun avind iesire fata de masa pe o rezistenta foarte redusa. Ideal tensiunea de iesire U_e este data de relatia [3]:

U_e=A_d(U_i1-U_i2) 

In realitate ,tensiunea de iesire U_e cuprinde 2 componente conform schemei de modulare a unui amplificator instrumental (fig.3.22)

fig. 3.22

Relatiile de functionare sunt urmatoare :

U_e= U_ea +U_eb 

U_ea=A_d(U_i2-U_i1)=A_dU_id 

U_eb=A_cm(U_i1+U_i2)/2= A_cmU_icm 

Din relatiile de mai sus rezulta ca:

U_e=A_dU_id+A_cmU_icm=A_d(U_id+ U_icm/RRMC)unde:

A_d = factor de amplificare diferential

A_cm = factor de amplificare de mod comun

RRMC= A_d/A_cm=factor de rejectie al modului comun

Factorul U_icm/RRMC reprezinta eroarea introdusa datorita lui A_cm 0.Se observa ca cu cat RRMC este mai mare cu atat erorea amplificatorului este mai mica. Schema unui astfel de amflificator instrumental este urmatoarea :

fig.3.23

Amplificatorul instrumental cuprinde:- un preamplificator cu intrare si iesire diferentiala realizat cu AO₁ si AO₂ ,urmat de un amplificator diferential cu AO₃.

Amplificarea realizatt de amplificator este:

A_d1=1+2R₂/R_g 

iar cea realizata de amlificatorul AO₃ este:

A_d2= R₄/R₃

castigul total al amplific. pentru semnal diferential de intrare va fi:

A_d=U_e/(U_i2-U_i1)=A_d1A_d2= R₄/R₃(1+2R₂/R_g)

Prin imperecherea convenabila din punct de vedere al decalajului de tensiune si al derivei de temperatura a amplificatoarelor AO₁ si AO₂ se obtin pe ansamblul decalaj neglijabil si deriva termica de pana la 0,25 mV/^o C.

APLICATII UTILIZAND CIRCUITUL AMPLIFICATOR INSTRUMENTAL AD623

a) amplificator punte tensometrica

b) amplificator termocuplu

fig.3.24.