El amplificador diferencial y el rechazo de modo común
La salida responde solo a la diferencia
V1 = 1 V está fija en el lado inversor, y V2 entra por el lado no inversor. La ganancia diferencial fijada por la razón de resistencias es 2. Desliza V2. La salida Vout = 2(V2 − V1) responde solo a la diferencia de las dos entradas. Cuando V2 iguala a V1 la salida es cero. Ajusta V2 para que la salida alcance el objetivo de 6 V.
Una señal a +, la otra a −
El amplificador inversor tomaba solo una entrada, y por el terminal inversor además. El amplificador diferencial reparte dos señales entre ambas entradas: V2 entra por el lado no inversor (+), V1 por el inversor (−). Mientras el corto virtual mantiene iguales los dos potenciales de entrada, el lado + tira del potencial hacia V2 y el lado − resiste respecto a V1. El resultado de ese tira y afloja aparece en la salida y, notablemente, responde solo a la diferencia de las dos señales.
Lo que entra en común desaparece
Cuando la misma señal va sobre ambas entradas —por ejemplo el ruido que dos cables paralelos recogieron juntos— eso es el modo común. Como la diferencia V2 − V1 es cero, el modo común no aparece en la salida. Cuando las resistencias están exactamente apareadas, es decir cuando la razón de R1 a Rf en el lado inversor iguala la de R3 a R2 en el no inversor, la parte común se cancela del todo. Así, al traer una señal débil desde lejos por dos cables, el amplificador diferencial borra el ruido untado por igual en ambos y amplifica solo la diferencia. Este rechazo de modo común es el corazón del amplificador de instrumentación.
Ganancia diferencial y resta pura
La salida de un amplificador diferencial apareado es Vout = (Rf/R1)(V2 − V1). El Rf/R1 inicial es la ganancia diferencial, que fija cuánto se amplifica la diferencia. Haz iguales las cuatro resistencias y la ganancia se vuelve 1, así Vout = V2 − V1, un restador que toma una tensión directamente de la otra. Donde el inversor invertía el signo y el no inversor lo conservaba, el diferencial fusiona sus dos caminos —restando una entrada y sumando la otra— para volverse el bloque básico, tolerante al ruido, de la medición.
De vuelta a la primera pantalla
Al deslizar V2, la salida creció como 2(V2 − V1) y alcanzó el objetivo de 6 V en V2 = 4 V (V1 = 1). Donde V2 igualaba a V1 la salida era cero, así que viste con tus propios ojos que la salida responde solo a la diferencia. Esta estructura, una señal a + y la otra a −, borra el ruido untado por igual en dos cables y amplifica solo la diferencia. Esta amplificación diferencial, que fusiona los caminos del inversor y el no inversor, es el bloque básico de la medición que trae limpia una señal débil desde lejos.