Instrumentenverstärker

Der Instrumentenverstärker ist eine Schaltung, die aus mehreren OPs besteht. Diese sind üblicherweise in einem IC-Gehäuse zusammengefasst, so dass Sie davon nichts bemerken. Genau wie der Differenzverstärker verstärkt der Instrumentenverstärker eine Spannungsdifferenz. Seine Verschaltung basiert nicht auf Ihnen bekannten Verstärkerstrukturen. Sie wird über einen einzigen Widerstand eingestellt. Leider gibt es keine einheitliche Formel für die Verstärkung, sie variiert von Hersteller zu Hersteller und muss dem Datenblatt entnommen werden.
An seinen beiden Eingängen werden direkt die Eingangssignale (hier als Spannungsquellen modelliert) angeschlossen. Der Instrumentenverstärker weist zwei zusätzliche Eingänge für den Verstärkungswiderstand auf. Natürlich braucht auch dieser Verstärker zwei Versorgungsspannungen. Folgendermaßen kann der Instrumentenverstärker modelliert werden:

Es gilt als Übertragungsfunktion

U_AUS,OP=G∙(U₂-U₁)
Es wird immer die Spannung am nicht invertierenden Eingang (+) minus die Spannung am invertierenden Eingang (-) gerechnet. Der Verstärkungswert G (englisch „gain“ für Verstärkung) wird im Datenblatt anstelle für das „v“ verwendet, das Sie bisher genutzt haben. Ein Beispiel für die Auslegung der Verstärkung lautet
$\mathrm{G=}\frac{\mathrm{R_G}}{\mathrm{1k\Omega }}$
Wenn Sie also R_G=100kΩ wählen, verstärkt die Schaltung mit v=G=100.
Wofür benötigen wir den Instrumentenverstärker, wenn der Differenzverstärker bereits eine Spannungsdifferenz verstärken kann? Der Instrumentenverstärker zieht an seinen Eingängen keinen Eingangsstrom. Es wird also kein Strom aus der Sensorschaltung gezogen. Näheres dazu im folgenden Kapitel.

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