restar dos voltajes de CA con amperios de instrumentación

Un amplificador de instrumentación es esencialmente un amplificador de diferencia. La salida es directamente proporcional a la diferencia entre las dos entradas (esencialmente, que es lo que necesita) y, por lo tanto, cualquier señal de modo común, es decir, las que existen en ambas entradas, en principio deberían eliminarse. A mí me parece una aplicación bastante sencilla de un inamp.

Simplemente toque los voltajes en ambos puntos y colóquelos en las dos entradas de un inamp. Debe asegurarse de que el amplificador interno tenga suficiente ancho de banda para responder a sus armónicos, y el ruido y la estabilidad inherentes a la frecuencia de interés que proviene del amplificador interno mismo deben ser más bajos que su señal.

EDITAR:

Al mirar su circuito, propondré una de tres posibilidades:

1. El circuito es incorrecto y la etiqueta "Bloqueo" debe estar en la esquina más a la derecha, como si no se mostrara el bloqueo.

2. El circuito es incorrecto y la salida del primer opamp (el triángulo, arriba a la izquierda) va al segundo (abajo a la izquierda) en lugar del tercero, y a su lado en ángulo. (como entrada de referencia)

3. El circuito es correcto pero el texto no lo es, y la señal de la resistencia se usa como referencia de bloqueo en lugar de algo más agradable que sale de la fuente de corriente. La sustracción entonces ocurre dentro del lockin implícitamente. Por lo que sé de lockins, apostaría en contra de esta posibilidad.

Usar un amplificador de instrumentación es fácil. Un amplificador de diferencia es un poco más complicado. En ambos casos, mire la hoja de datos para un circuito de aplicación típico. Para un inamp, la salida generalmente viene dada por G x (In+ - In-) + Ref, donde G generalmente se establece mediante una resistencia o dos. Ref generalmente se rectifica a menos que se especifique lo contrario, y le permite agregar un desplazamiento a la salida.

Por lo que deduzco, los dos triángulos de la izquierda pueden ser instrumentación o amplificadores de diferencia. La salida del superior es lo que desea restar del inferior. Para hacer eso, una forma es enviar ambos a una tercera instrumentación o amplificador diferencial, como en la posibilidad 1 con el lockin mal etiquetado. El inamp restará las dos señales y te dejará dárselas al bloqueo con total impunidad.

Otra forma de realizar esta resta es enviar la salida del amplificador de entrada superior a la entrada de referencia del amplificador de entrada inferior. Sospecho que querrás que uno de los dos amplificadores esté en polaridad inversa para que funcione, pero tendré que pensarlo. Esto correspondería a la posibilidad 2.

Aquí hay una gran pieza de material de referencia para comprender los amplificadores de instrumentación. Tengo una copia en papel en mi escritorio, así que sé que es buena. Es producido por dispositivos analógicos. no lo leas todavia....

El circuito que ha mostrado puede tener problemas y estos tienen que ver con el rechazo de CA de modo común. El amplificador superior en su diagrama tendrá un voltaje de modo común diferente en sus entradas que el amplificador inferior. El modo común significa el promedio de las dos entradas: la señal promedio en el amplificador superior en relación con la tierra es diferente al amplificador inferior. A menos que tenga amplificadores de introducción realmente buenos, obtendrá errores, por lo que recomiendo un enfoque de puente de Wheatstone convencional con 1 amplificador de instrumentación: usaría el AD8221 de Analog Devices. Aquí hay un fragmento del libro vinculado anteriormente que muestra que se usa en un esquema de excitación de CA: -

Ignore el AD630 que sigue; la parte importante es el AD8221 y el puente full-wheatstone que está a su izquierda. Esto es para un amplificador de galgas extensiométricas, pero el principio y los valores de los componentes son prácticamente los mismos: 50 o 100 ohmios, ya que los componentes del puente no alteran el principio ni el circuito.

Tenga en cuenta que el amplificador de introducción tendrá exactamente Vac/2 en ambas entradas y, dado que es un amplificador combinado, no habrá los problemas de modo común que tendría con su circuito original.

Idea alternativa También consideraría, como alternativa al uso de este tipo de circuitos, un filtro de paso bajo de orden alto en la salida del generador para reducir el 3er armónico por lo menos en un factor de diez. El solo hecho de hacer esto y no usar un puente de piedra de trigo probablemente le dará la precisión necesaria para su amplificador de bloqueo. No entraré en detalles aquí, pero basta con decir que debería poder implementar uno decente a partir de componentes pasivos como inductores, condensadores y resistencias. Incluso podría hacer un filtro de muesca con estos componentes para lograr una medida decente de reducción del tercer armónico.