¿Cuándo es un amplificador de instrumentación (In-Amp) y no un amplificador operacional (Op-Amp)?

He visto varias configuraciones diferentes para amplificadores de instrumentación, incluidas 2 versiones de amplificador. Esta

También es uno. Pero es solo un amplificador diferencial precedido por buffers de entrada. ¿Cuándo lo llamas amplificador de instrumentación, en otras palabras, qué tiene de especial que merece un nombre diferente?

"Un amplificador de instrumentación es un dispositivo de ganancia de voltaje diferencial de precisión [...]". Una de las palabras importantes aquí es "ganancia". Un OpAmp tiene ganancia infinita (en teoría) y solo obtiene una ganancia definida al agregar circuitos a su alrededor. Por lo general, cuando se usa un solo OpAmp, al menos una de las entradas pierde su impedancia de entrada extremadamente alta porque son necesarias resistencias externas.

Si necesita dos entradas (diferenciales) con tanto una impedancia de entrada muy alta y una ganancia definida, puede utilizar los dos-OpAmp-InAmp que está hablando o los tres OpAmp-InAmp-configuración de sus programas de imagen. También hay InAmps IC listos para usar por compañías como Linear Technology o Analog Devices.

El circuito de tres OpAmp-InAmp en la imagen de su pregunta muestra que dos OpAmps se usan como amortiguadores, donde todavía tienen una alta impedancia en sus pines de entrada no inversora ("+") que de otro modo no estarían conectados. Al alimentar sus salidas a otro OpAmp, la entrada superior no inversora ("+") se convierte en una entrada inversora ("-") porque está conectada a la entrada inversora del tercer OpAmp ("-"). La entrada inferior no inversora ("+") permanece sin inversión debido a su conexión con el tercer OpAmp.

Los tres OpAmp-InAmps comunes usan una configuración ligeramente diferente en comparación con su imagen para establecer la ganancia con una sola resistencia (la resistencia de ganancia externa en el caso de InAmps completamente integrados). Consulte los enlaces que he proporcionado para obtener más detalles.

Con el tres-OpAmp-InAmp, obtienes una impedancia de entrada muy alta en dos entradas diferenciales (mientras que solo obtendrías una entrada con una impedancia de entrada tan alta con un búfer de OpAmp regular) y obtienes un muy buen rechazo de common- señales de modo (eso también se puede lograr con un OpAmp, pero a costa de reducir la impedancia de entrada con las resistencias que tiene que usar para convertir el OpAmp en un amplificador de diferencia).

El circuito de dos OpAmp-InAmp necesita menos partes, pero a costa de una relación de rechazo de modo común (CMRR) no tan buena.

Aquí hay un enlace a un muy buen libro sobre InAmps de Charles Kitchin y Lew Counts de Analog, donde puede encontrar una visión más detallada de todos estos temas.

Estoy de acuerdo con lo que dijo Zebonaut, pero aquí están mis criterios para ser un "amplificador de instrumentación" de manera más concisa:

• La ganancia debe ser finita y conocida. A veces la ganancia es fija, como 10x o 100x. Otros dispositivos permiten una selección de ganancias preestablecidas o proporciona una resistencia o algo que establece la ganancia.

• Las entradas son diferenciales. El rechazo en modo común suele ser muy bueno, generalmente mucho mejor de lo que se podría hacer con partes opacas y discretas.

• Las entradas son de alta impedancia. Puede hacer un amplificador diferencial a partir de un único opamp, pero luego las entradas ya no son de alta impedancia, y una de ellas se controla parcialmente con la señal en la otra.

• Todo esto está en un paquete integrado si se vende como un chip "amplificador de instrumentación".

Un opamp ideal tiene una impedancia de entrada infinita y una amplificación infinita . A través de la retroalimentación puede establecer la amplificación a un nivel realista, pero esto es a expensas de la alta impedancia de entrada. Un amplificador de instrumentación (inamp) es un amplificador de diferencia que resuelve esto.
Hay varias configuraciones de amplificadores de instrumentación, esta es probablemente la más simple de entender:

$\times$$\Omega$$\Omega$

$R_{GAIN}$

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

Un amplificador de instrumentación es un dispositivo que produce una salida proporcional a la diferencia de voltaje entre dos entradas de alta impedancia. Un amplificador operacional es un dispositivo que intenta producir una salida que hará cero la diferencia entre dos entradas (típicamente de alta impedancia). Es posible utilizar un amplificador operacional y algunas resistencias para construir un circuito que produzca una salida que sea proporcional a la diferencia entre dos entradas de NO ALTA IMPEDANCIA. También es posible usar un amplificador operacional para producir una salida de baja impedancia que sea igual a una entrada de alta impedancia. Un amplificador de instrumentación es conceptualmente similar a un par de amplificadores operacionales que convierten las señales de entrada de alta impedancia en salidas de baja impedancia, y alimentan a un tercer amplificador operacional que luego produce una salida proporcional a la diferencia entre esas señales almacenadas. En la práctica,