Análisis de la tendencia de desarrollo y aplicación de amplificadores de instrumentación

Resumen: Excelentes fabricantes de caudalímetros y sus productos y servicios de cotización ofrecen un análisis del desarrollo y las tendencias de aplicación de los amplificadores de instrumentación. Con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica, los circuitos amplificadores operacionales se han extendido y, como amplificadores de tensión diferencial de precisión, tienen cada vez más aplicaciones en el campo de la tecnología electrónica. Un amplificador de instrumentación es un amplificador de CC de alta ganancia. Para obtener más información sobre modelos y precios de otros fabricantes de caudalímetros, no dude en contactarnos. A continuación, se detalla el artículo que analiza las tendencias de desarrollo y aplicación de los amplificadores de instrumentación. Con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica, los circuitos amplificadores operacionales se han extendido y, como amplificadores de tensión diferencial de precisión, tienen cada vez más aplicaciones en el campo de la tecnología electrónica. Un amplificador de instrumentación es un amplificador de CC de alta ganancia con entrada diferencial, salida unipolar, alta impedancia de entrada y alta relación de rechazo en modo común para diversas aplicaciones, como la medición de presión o temperatura. Sus principales funciones incluyen la amplificación de señales y la adaptación de impedancia. Al aprovechar la característica de que la pequeña señal diferencial se superpone a la señal de modo común, de mayor tamaño, el amplificador de instrumentación puede eliminar la señal de modo común y, al mismo tiempo, amplificar la señal diferencial. Su parámetro clave es la relación de rechazo de modo común, que permite medir la relación entre la ganancia diferencial y la atenuación de modo común. En muchos casos, los amplificadores de instrumentación cuentan con pines de entrada de referencia. Al aumentar el voltaje en el pin de referencia, la señal de salida se incrementa en el mismo voltaje. Esto simplifica y precisa el ajuste de la salida del amplificador de instrumentación al nivel de entrada requerido por el ADC, lo que permite utilizar todo el rango de entrada del ADC y mejorar la resolución. Otra ventaja es su excelente relación de rechazo de modo común y su alta precisión en presencia de señales de modo común de alta frecuencia. Sin embargo, cuando los ingenieros de diseño los utilizan, a menudo se utilizan de forma inapropiada. En concreto, a pesar de la excelente relación de rechazo de modo común (CMR) de los amplificadores de instrumentación modernos, los ingenieros de diseño deben limitar los voltajes de modo total y de señal para evitar la saturación de los búferes de entrada internos del amplificador. Sin embargo, los ingenieros de diseño a menudo ignoran este requisito. Los problemas comunes de aplicación son causados ​​por: controlar la referencia del amplificador de entrada con una fuente de alta impedancia; operar un circuito de amplificador de entrada de bajo suministro con alta ganancia; acoplar CA la entrada del amplificador de entrada. Sin embargo, no se proporciona una ruta de retorno de CC a tierra; se utilizan componentes de acoplamiento de entrada RC desadaptados. La arquitectura interna de los amplificadores de entrada con diferentes topologías para diferentes necesidades varía, dependiendo de los objetivos de la aplicación final y el uso previsto del amplificador de entrada. Cada arquitectura tiene sus propias ventajas y desventajas en relación con las demás. Por ejemplo, los amplificadores de instrumentación tradicionales de tres amplificadores operacionales limitan el rango de voltaje de modo común, lo que los hace inadecuados para aplicaciones de detección de tierra. Y su relación de rechazo de modo común (CMRR) está limitada por los requisitos de coincidencia de resistencias. La topología de retroalimentación de corriente, por otro lado, proporciona CMRR independiente de la falta de coincidencia de resistencias, lo que permite la detección de tierra sin agregar una bomba de carga potencialmente ruidosa. La topología de retroalimentación de corriente, que combina técnicas de autocero y corte, ofrece muchas ventajas en aplicaciones donde se requieren mediciones precisas. Guía de inicio rápido de amplificadores de instrumentación Un amplificador de instrumentación es un bloque de circuito con ganancia de bucle infinito, entrada diferencial y salida unipolar. Los amplificadores de instrumentación suelen tener una entrada de referencia que permite al usuario aumentar o disminuir el nivel de la tensión de salida. El usuario también puede ajustar la ganancia con una o más resistencias internas o externas. Amplificadores de instrumentación vs. amplificadores operacionales En muchas aplicaciones, las características CMR son importantes para extraer señales débiles del ruido de fondo, zumbido o tensiones de compensación de CC. Tanto los amplificadores operacionales como los de instrumentación tienen algún tipo de característica CMR. Sin embargo, los amplificadores de instrumentación impiden que aparezcan señales de modo común en la salida del amplificador. Si bien los amplificadores operacionales también tienen CMR, la tensión de modo común suele entregarse a la salida con la señal con ganancia unitaria. La mayoría de los amplificadores de instrumentación utilizan tres amplificadores operacionales dispuestos en dos etapas: un preamplificador compuesto por dos amplificadores operacionales, seguido de un amplificador diferencial. El preamplificador proporciona alta impedancia de entrada, bajo ruido y ganancia. Los amplificadores diferenciales rechazan el ruido en modo común y proporcionan ganancia adicional cuando es necesario. Los amplificadores de instrumentación han evolucionado significativamente desde su invención, comenzando con los amplificadores de instrumentación tradicionales que utilizaban dos y tres amplificadores operacionales, o un simple amplificador diferencial (DDA). Presentan diferentes topologías para satisfacer una amplia gama de necesidades en diversas áreas de aplicación. ADI Corporation, de Estados Unidos, fue la primera en desarrollar con éxito un amplificador de instrumentación integrado monolítico. Tomando como ejemplo el AD620, la calibración de valor absoluto permite al usuario calibrar la ganancia con una sola resistencia, con una precisión del 0,15 % a G = 100.

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