Quelle est la différence entre les amplificateurs opérationnels, différentiels et d'instrumentation?

RS Components listes trois catégories d'amplificateurs similaires: Amplificateurs opérationnels , amplificateurs différentiels et amplificateurs Instrumentation . Je pense qu'il devrait y avoir une seule section appelée amplificateurs opérationnels. Pourquoi ces trois sections distinctes existent-elles? Quelle est la signification de cette différence?

Un amplificateur opérationnel est un circuit intégré, et en quelque sorte un bloc de construction. Les entrées (V + et V-) d'un ampli op sont à très haute impédance, et très peu de courant entre dans ces entrées à cause de cela. La formule générale pour la performance d'un ampli op est Vout = A * (V + - V-), et A est un très grand nombre. Lorsqu'il est branché en modes de rétroaction, l'ampli op peut avoir de nombreuses configurations différentes (même si le gain en "boucle ouverte" est un très grand nombre.

Un amplificateur différentiel, par définition, fonctionne également avec la relation Vout = A * (V + - V-), mais A peut être un nombre beaucoup plus petit que dans un ampli op fonctionnant en boucle ouverte, et les courants dans les entrées ne sont pas nécessairement zéro. L'impédance d'entrée peut être relativement faible et l'impédance d'entrée pour chaque entrée n'a pas besoin d'être la même. Un amplificateur différentiel peut être construit à partir d'un ou plusieurs amplificateurs opérationnels et de certaines résistances, ou il peut être constitué de parties plus élémentaires, comme des transistors.

Un amplificateur d'instrumentation est un type spécial d'amplificateur différentiel. En général, il s'agit d'un amplificateur différentiel, mais les impédances d'entrée sur les deux entrées sont très élevées (ce qui signifie de très faibles courants d'entrée), et les mêmes pour chaque entrée. Il existe généralement un moyen de modifier le gain avec une seule résistance. Très souvent, l'amplificateur d'instrumentation a une configuration à trois amplificateurs opérationnels (ou l'équivalent), avec deux amplificateurs opérationnels servant d'étage d'entrée, et l'étage de sortie est un simple amplificateur différentiel d'un amplificateur opérationnel avec un point de référence qui peut être utilisé pour se déplacer. la ligne de base autour. Étant donné que les résistances de l'amplificateur différentiel sont généralement découpées au laser à l'intérieur du circuit intégré, la réjection en mode commun est très élevée. Il existe également deux configurations d'amplificateur d'instrumentation d'ampli op,

Un amplificateur opérationnel sera généralement conçu de telle sorte que lorsqu'il est utilisé dans un système de rétroaction approprié, les entrées seront toujours dans une certaine tolérance spécifiée d'être égales; la plupart des amplificateurs opérationnels sont conçus avec une entrée à haute impédance, bien que la valeur «élevée» puisse varier.

Un amplificateur différentiel sera généralement conçu pour mesurer la différence de tension entre deux entrées; Les amplificateurs différentiels ont souvent une résistance d'entrée équilibrée mais finie, et beaucoup d'entre eux peuvent fonctionner avec des tensions d'entrée bien au-delà des rails. L'un des plus gros problèmes avec de tels amplificateurs est que si les entrées sont connectées à des choses qui ont des résistances différentes, le courant entrant ou sortant des entrées les affectera de différentes quantités.

Un amplificateur d'instrumentation, comme d'autres types d'amplificateurs différentiels, est conçu pour mesurer la différence entre les tensions d'entrée. Contrairement à de nombreux autres amplificateurs différentiels, cependant, un amplificateur d'instrumentation alimentera les deux entrées directement dans un étage d'amplificateur non inverseur à haute impédance sans autre charge résistive. Cela signifie que les deux entrées doivent être dans les rails d'alimentation, mais le manque de charge résistive signifie qu'aucun courant significatif n'a besoin de circuler dans ou hors des entrées; cela signifie à son tour que même si les entrées sont connectées à des choses avec des résistances différentes, de telles différences n'interfèrent pas avec la précision de la mesure.

Les amplificateurs opérationnels sont des dispositifs à usage général qui peuvent être utilisés dans de nombreuses applications. Si les exigences ne sont pas trop strictes, elles peuvent être utilisées pour fabriquer des amplificateurs différentiels et d'instrumentation. Les amplificateurs différentiels sont spécifiquement conçus pour amplifier la différence entre 2 signaux d'entrée. Ils peuvent inclure des résistances spécialement adaptées pour aider à optimiser cette fonction. Les amplificateurs d'instrumentation sont spécialement conçus pour les applications qui nécessitent d'excellentes caractéristiques CC, une impédance d'entrée élevée, un faible bruit et une dérive. Ils peuvent également inclure des résistances intégrées pour permettre la sélection du gain sans utiliser de composants externes. Étant donné que les amplificateurs différentiels et d'instrumentation ne sont pas des amplificateurs opérationnels à usage général, ils sont généralement répertoriés dans des catégories distinctes. Bien qu'il ne soit pas aussi polyvalent qu'un amplificateur opérationnel,

Les amplificateurs opérationnels ont deux entrées et une sortie.

Les amplis d'instrumentation ont généralement trois entrées (ref est une entrée) et une fonction de contrôle de gain, et une sortie.

Les amplificateurs différentiels ont généralement deux sorties et généralement deux entrées.

Aucun n'est directement interchangeable électriquement et c'est une chose performante et généralement fonctionnelle.

Tous visent à résoudre différentes solutions.