Quando é um amplificador de instrumentação (In-Amp) e não um amplificador operacional (Op-Amp)?

Eu já vi várias configurações diferentes para amplificadores de instrumentação, incluindo 2 versões opamp. este

também é um. Mas é apenas um amplificador diferencial precedido por buffers de entrada. Quando você o chama de amplificador de instrumentação, em outras palavras, o que há de tão especial nele que merece um nome separado?

"Um amplificador de instrumentação é um dispositivo de precisão diferencial de ganho de tensão [...]." Uma das palavras importantes aqui é "ganho". Um OpAmp possui ganho infinito (em teoria) e apenas obtém um ganho definido adicionando circuitos ao seu redor. Geralmente, ao usar apenas um OpAmp, pelo menos uma das entradas perde sua impedância de entrada extremamente alta porque são necessários resistores externos.

Se você precisa de duas entradas (diferenciais) com ambos uma impedância muito elevada de entrada e um ganho definido, você pode usar os dois-OpAmp-InAmp você está falando ou os três OpAmp-InAmp-configuração seus programas de imagem. Também existem InAmps de IC prontos para uso por empresas como Linear Technology ou Analog Devices.

O circuito de três OpAmp-InAmp na figura da sua pergunta mostra que dois OpAmps são usados ​​como buffers, onde eles ainda têm uma alta impedância nos pinos de entrada não inversores não conectados ("+"). Ao alimentar suas saídas em outro OpAmp, a entrada não inversora superior ("+") se torna uma entrada inversora ("-") porque está conectada à entrada inversora do terceiro OpAmp ("-"). A entrada não inversora inferior ("+") permanece não inversora devido à sua conexão com o terceiro OpAmp.

Os três OpAmp-InAmps comuns usam uma configuração ligeiramente diferente em comparação com a sua imagem para definir o ganho com apenas um resistor (o resistor de ganho externo no caso de InAmps completamente integrados). Consulte os links que forneci para mais detalhes.

Com o three-OpAmp-InAmp, você obtém uma impedância de entrada muito alta em duas entradas diferenciais (enquanto você obteria apenas uma entrada com uma impedância de entrada tão alta com um buffer OpAmp regular) e uma rejeição muito boa de sinais de modo (que também podem ser obtidos com um OpAmp, mas com o custo de diminuir a impedância de entrada com os resistores que você precisa usar para transformar o OpAmp em um amplificador de diferença).

O circuito two-OpAmp-InAmp precisa de menos peças, mas ao custo de uma taxa de rejeição de modo comum (CMRR) não tão boa.

Aqui está um link para um livro muito bom sobre InAmps de Charles Kitchin e Lew Counts, da Analog, onde você pode encontrar uma visão mais aprofundada de todas essas questões.

Concordo com o que o Zebonaut disse, mas aqui estão os meus critérios para ser um "amplificador de instrumentação" de forma mais concisa:

• O ganho deve ser finito e conhecido. Às vezes, o ganho é fixo, como 10x ou 100x. Outros dispositivos permitem uma seleção de ganhos predefinidos ou você fornece um resistor ou algo que define o ganho.

• As entradas são diferenciais. A rejeição do modo comum geralmente é muito boa, geralmente muito melhor do que você poderia fazer com peças opamp e discretas.

• As entradas são de alta impedância. Você pode criar um amplificador diferencial a partir de um único opamp, mas as entradas não são mais alta impedância e uma delas é parcialmente acionada com o sinal na outra.

• Tudo isso em um pacote integrado, se for vendido como um chip de "amplificador de intrumentação".

Um opamp ideal possui uma impedância de entrada infinita e amplificação infinita . Através do feedback, você pode definir a amplificação para um nível realista, mas isso ocorre às custas da alta impedância de entrada. Um amplificador de instrumentação (inamp) é um amplificador de diferença que resolve isso.
Existem várias configurações de amplificador de instrumentação, esta provavelmente é a mais simples de entender:

É um amplificador diferencial regular com um opamp (o da direita), com dois seguidores de tensão para amortecer as entradas, de modo que elas são de alta impedância. Este inamp possui uma amplificação de 100 (100k / 1k ), e você precisa alterar dois resistores para obter uma amplificação diferente. Outras configurações do inamp permitem definir a amplificação com um único resistor. Ω $\times$$\Omega$$\Omega$

Aqui define a amplificação: $R_{GAIN}$

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

Um amplificador de instrumentação é um dispositivo que produz uma saída proporcional à diferença de tensão entre duas entradas de alta impedância. Um amplificador operacional é um dispositivo que tenta produzir uma saída que fará a diferença entre duas entradas (normalmente de alta impedância) zero. É possível usar um amplificador operacional e alguns resistores para construir um circuito que produza uma saída proporcional à diferença entre duas entradas NÃO HIGH-IMPEDANCE. Também é possível usar um amplificador operacional para produzir uma saída de baixa impedância que é igual a uma entrada de alta impedância. Um amplificador de instrumentação é conceitualmente semelhante a um par de amplificadores operacionais que convertem sinais de entrada de alta impedância em saídas de baixa impedância e alimentam um terceiro amplificador operacional que produz uma saída proporcional à diferença entre esses sinais em buffer. Na prática,