Qual è la differenza tra amplificatori operazionali, differenziali e di strumentazione?

RS Components elenca tre categorie di amplificatori simili: Amplificatori operazionali , Amplificatori differenziali e Amplificatori di strumentazione . Penso che dovrebbe esserci un'unica sezione chiamata Amplificatori operazionali. Perché esistono queste tre sezioni separate? Qual è il significato di questa differenza?

Un amplificatore operazionale è un circuito integrato e in qualche modo un blocco predefinito. Gli ingressi (V + e V-) di un amplificatore operazionale hanno un'impedenza molto elevata e per questo motivo entrano pochissime correnti in questi ingressi. La formula generale per l'esecuzione di un amplificatore operazionale è Vout = A * (V + - V-) e A è un numero molto grande. Se collegato in modalità feedback, l'amplificatore operazionale può avere molte configurazioni diverse (anche se il guadagno "anello aperto" è un numero molto grande.

Un amplificatore differenziale, per definizione, funziona anche con la relazione Vout = A * (V + - V-), ma A può essere un numero molto più piccolo rispetto a un amplificatore operazionale che funziona in anello aperto, e le correnti negli ingressi non sono necessariamente zero. L'impedenza di ingresso può essere relativamente bassa e l'impedenza di ingresso per ciascun ingresso non deve necessariamente essere la stessa. Un amplificatore differenziale può essere costruito da uno o più amplificatori operazionali e alcuni resistori, oppure può essere costituito da più parti di base, come i transistor.

Un amplificatore di strumentazione è un tipo speciale di amplificatore differenziale. In generale, si tratta di un amplificatore differenziale, ma le impedenze di ingresso sui due ingressi sono molto alte (il che significa correnti di ingresso molto piccole) e lo stesso per ciascun ingresso. Di solito c'è un modo per cambiare il guadagno con un resistore. Molto spesso, l'amplificatore di strumentazione ha una configurazione a tre amplificatori operazionali (o equivalente), con due amplificatori operazionali che fungono da stadio di ingresso e lo stadio di uscita è un semplice amplificatore a differenza di un amplificatore operazionale con un punto di riferimento che può essere utilizzato per spostare la linea di base intorno. Dato che i resistori sull'amplificatore di differenza sono generalmente tagliati al laser all'interno del circuito integrato, il rifiuto della modalità comune è molto elevato. Esistono anche due configurazioni di amplificatore per strumentazione per amplificatore operazionale,

Un amplificatore operazionale sarà generalmente progettato in modo tale che, quando utilizzato in un sistema di feedback adeguato, gli ingressi saranno sempre entro una certa tolleranza specificata di essere uguale; la maggior parte degli amplificatori operazionali sono progettati con input ad alta impedenza, anche se quanto "high" può variare.

Un amplificatore differenziale sarà generalmente progettato per misurare la differenza di tensione tra due ingressi; gli amplificatori differenziali hanno spesso una resistenza di ingresso bilanciata ma finita, e molti di loro possono operare con tensioni di ingresso significativamente oltre le rotaie. Uno dei maggiori problemi con tali amplificatori è che se gli ingressi sono collegati a cose che hanno resistenze diverse, la corrente che scorre dentro o fuori dagli ingressi li influenzerà con quantità diverse.

Un amplificatore di strumentazione, come altri tipi di amplificatore differenziale, è progettato per misurare la differenza tra le tensioni di ingresso. A differenza di molti altri amplificatori differenziali, tuttavia, un amplificatore di strumentazione alimenterà entrambi gli ingressi direttamente in uno stadio amplificatore non inverso ad alta impedenza senza altri carichi resistivi. Ciò significa che entrambi gli ingressi devono trovarsi all'interno delle rotaie di alimentazione, ma la mancanza di carico resistivo significa che nessuna corrente significativa deve fluire dentro o fuori dagli ingressi; questo a sua volta significa che anche se gli ingressi sono collegati a cose con resistenze diverse, tali differenze non interferiranno con l'accuratezza della misurazione.

Gli amplificatori operazionali sono dispositivi di uso generale che possono essere utilizzati in molte applicazioni. Se i requisiti non sono troppo rigorosi, possono essere utilizzati per realizzare amplificatori sia differenziali sia di strumentazione. Gli amplificatori differenziali sono appositamente progettati per amplificare la differenza tra 2 segnali di ingresso. Possono includere resistori appositamente abbinati per ottimizzare questa funzione. Gli amplificatori di strumentazione sono progettati specificamente per applicazioni che richiedono eccellenti caratteristiche DC, elevata impedenza di ingresso, bassa rumorosità e deriva. Possono anche includere resistori di bordo per consentire la selezione del guadagno senza l'utilizzo di componenti esterni. Poiché gli amplificatori differenziali e di strumentazione non sono amplificatori operazionali di uso generale, sono generalmente elencati in categorie separate. Sebbene non sia versatile come un amplificatore operazionale,

Gli amplificatori operazionali hanno due ingressi e un'uscita.

Gli amplificatori di strumentazione di solito hanno tre ingressi (ref è un input) e una funzione di controllo del guadagno e un'uscita.

Gli amplificatori differenziali di solito hanno due uscite e di solito due ingressi.

Nessuno di questi è direttamente intercambiabile elettricamente e questa è una prestazione e di solito funzionale.

Tutti sono volti a risolvere diverse soluzioni.