O circuito a seguir é conhecido como amplificador de instrumentação. Suponha que: R=22 k Omega, R 1=120 k Omega, R 2=270 k Omega e 3=3,3 k Omega.
Se fosse aplicada uma diferença de potencial Vi entre os eletrodos 1 e 2 , qual seria o ganho da amplificaçāo na saida (V0 / Vi) ?
Faça a dedução da equação literal do ganho em questão. Então, substitua os valores das resistências e determine o ganho numérico.

Passo 1

Beleza, o que temos aqui é um amplificador de instrumentação (aquele circuito com 3 op-amps).
Conteúdo: amplificador não-inversor, amplificador diferencial e como eles se combinam para formar um INA.
O que vamos precisar:
  • Saber a fórmula de ganho de um amplificador não-inversor: GNI = 1 + RfRin
    - Saber a fórmula de ganho de um amplificador diferencial:
    Gdiff = RloadRsource
  • Entender que o INA é a série desses dois blocos.

Passo 2

Primeiro estágio: dois amplificadores não-inversores que compartilham um resistor de ganho R.
Cada um tem um resistor de feedback R1 e um resistor de entrada “virtual” ligado ao outro op-amp, que é esse R.
Resultado: o ganho comum desse par é
G1 = 1 + 2,R1R,
Aqui explicando devagar: o 2 aparece porque o resistor R conecta as duas malhas de feedback desses op-amps.

Passo 3

Segundo estágio: amplificador diferencial formado pelos resistores R2 e R3.
A versão clássica dá ganho
G2 = R2R3,
Isso acontece porque, no diferencial, a proporção entre o resistor de realimentação ( R2) e o de entrada ( R3) define quanto a diferença de tensão de entrada é ampliada.

Passo 4

Como o sinal sai do primeiro estágio com ganho G1 e depois passa pelo diferencial com ganho G2, o ganho total do INA é simplesmente
G = G1 times G2 = l(1 + 2,R1Rr),R2R3,
Agora é só inserir os valores:
- R = 22 kOmega
- R1 = 120 kOmega
- R2 = 270 kOmega
- R3 = 3,3 kOmega

Passo 5

Substituindo:
G1 = 1 + 2cdot12022 = 1 + 24022 approx 1 + 10,91 = 11,91
G2 = 2703,3 = 81,82
Logo
G = 11,91 times 81,82 approx 974,

Resposta

O ganho do amplificador de instrumentação vale aproximadamente
boxedG = V0Vi approx 974,

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