Amplificador De Instrumentación
Páginas: 5 (1183 palabras)
Publicado: 28 de septiembre de 2012
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS
PRÁCTICA 1
AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
UNIDAD DE APRENDIZAJE
SENSORES Y ACONDICIONADORES DE SEÑAL
PRESENTAN GARCIA CAMACHO JUAN LUIS IVAN
IMPARTE
CASTAÑEDA GALVÁN ADRIÁN ANTONIO
México D.F. a martes 20 de marzo del 2012
AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIONINTRODUCCIÓN Los sensores son dispositivos que transforman la energía de la variable de un fenómeno físico en una energía de salida que es función de la variable medida. Para seleccionar un sensor se toman en cuenta diversos parámetros que son necesarios conocer para hacer un acondicionamiento adecuado de la señal de salida. Ante la exigencia de medida que imponen los sensores, se necesitanamplificadores específicos llamados de
instrumentación, estos cumplen con características que los hacen indispensables para el acondicionamiento de señales. En esta práctica describiremos el amplificador de instrumentación, sus características, uso y funcionamiento. Desarrollaremos un amplificador de instrumentación con amplificadores operacionales, realizaremos las pruebas necesarias para obtener un CMRRmayor a los 93 dB con el objetivo de poder implementar este amplificador en prácticas posteriores.
OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA Definir el amplificador de instrumentación, su uso, principio de funcionamiento y características. Realizar un análisis para realizar un amplificador de instrumentación con amplificadores operacionales en base a su principio de funcionamiento. Obtener un CMRR mayor a los93 dB, reportar y obtener conclusiones.
MARCO TEÓRICO Un amplificador de instrumentación es un amplificador diferencial que cumple con ciertas características que lo hacen diferente a un amplificador común. Los amplificadores de instrumentación amplifican la diferencia entre dos señales, su uso es relevante puesto que estas señales, en la práctica, provienen de sensores y son muy utilizados enequipos industriales, instrumentación medica electrónica entre otros. Para realizar una correcta medición (de la diferencia entre dos señales) el amplificador de instrumentación debe tener una adecuada relación de rechazo en modo común, abreviado como CMRR.
Razón de rechazo al modo común (CMRR)
Cuando se introduce una señal V1 y V2 iguales al amplificador de instrumentación, se produce unapequeña señal de salida aunque lo ideal seria que esta fuese igual a cero.
Imagen 1. Salida del amplificador en modo común Aunque la salida debería ser idealmente cero, se observa que hay una pequeña amplitud en la señal de salida.
De a cuerdo a lo anterior, se puede decir que el CMRR sirve para cuantificar la calidad del amplificador de instrumentación y se expresa matemáticamente como:Ecuación 1
(
)
Donde Ad y Ac son la relación de tensión de entrada y tensión de salida. A continuación se muestra la configuración de modo diferencial y modo común.
La ganancia Ad en modo diferencial se obtiene de dividir la tensión de salida entre la tensión de entrada
Ecuación 2
(
)
Imagen 2. Configuración en modo diferencial La ganancia Ac en modo común se obtiene dedividir la tensión de salida entre la tensión de entrada
Ecuación 3
(
)
Imagen 3. Configuración en modo diferencial
Funcionamiento del amplificador de instrumentación
El amplificador de instrumentación esta formado por tres amplificadores operacionales y 7 resistencias como se aprecia en la imagen 5.
Imagen 5. Amplificador de instrumentación formado por 3 amplificadoresoperacionales y 7 resistencias
Para simplificar el análisis del circuito, se observa que el amplificador de instrumentación esta compuesto de un amplificador acoplado con un amplificador diferencial básico.
Imagen 6. Amplificador básico
Imagen 7. Amplificador diferencial básico
Todas las resistencias del amplificador de instrumentación son iguales, excepto por RG y R7. La resistencia RG es...
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS
PRÁCTICA 1
AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
UNIDAD DE APRENDIZAJE
SENSORES Y ACONDICIONADORES DE SEÑAL
PRESENTAN GARCIA CAMACHO JUAN LUIS IVAN
IMPARTE
CASTAÑEDA GALVÁN ADRIÁN ANTONIO
México D.F. a martes 20 de marzo del 2012
AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIONINTRODUCCIÓN Los sensores son dispositivos que transforman la energía de la variable de un fenómeno físico en una energía de salida que es función de la variable medida. Para seleccionar un sensor se toman en cuenta diversos parámetros que son necesarios conocer para hacer un acondicionamiento adecuado de la señal de salida. Ante la exigencia de medida que imponen los sensores, se necesitanamplificadores específicos llamados de
instrumentación, estos cumplen con características que los hacen indispensables para el acondicionamiento de señales. En esta práctica describiremos el amplificador de instrumentación, sus características, uso y funcionamiento. Desarrollaremos un amplificador de instrumentación con amplificadores operacionales, realizaremos las pruebas necesarias para obtener un CMRRmayor a los 93 dB con el objetivo de poder implementar este amplificador en prácticas posteriores.
OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA Definir el amplificador de instrumentación, su uso, principio de funcionamiento y características. Realizar un análisis para realizar un amplificador de instrumentación con amplificadores operacionales en base a su principio de funcionamiento. Obtener un CMRR mayor a los93 dB, reportar y obtener conclusiones.
MARCO TEÓRICO Un amplificador de instrumentación es un amplificador diferencial que cumple con ciertas características que lo hacen diferente a un amplificador común. Los amplificadores de instrumentación amplifican la diferencia entre dos señales, su uso es relevante puesto que estas señales, en la práctica, provienen de sensores y son muy utilizados enequipos industriales, instrumentación medica electrónica entre otros. Para realizar una correcta medición (de la diferencia entre dos señales) el amplificador de instrumentación debe tener una adecuada relación de rechazo en modo común, abreviado como CMRR.
Razón de rechazo al modo común (CMRR)
Cuando se introduce una señal V1 y V2 iguales al amplificador de instrumentación, se produce unapequeña señal de salida aunque lo ideal seria que esta fuese igual a cero.
Imagen 1. Salida del amplificador en modo común Aunque la salida debería ser idealmente cero, se observa que hay una pequeña amplitud en la señal de salida.
De a cuerdo a lo anterior, se puede decir que el CMRR sirve para cuantificar la calidad del amplificador de instrumentación y se expresa matemáticamente como:Ecuación 1
(
)
Donde Ad y Ac son la relación de tensión de entrada y tensión de salida. A continuación se muestra la configuración de modo diferencial y modo común.
La ganancia Ad en modo diferencial se obtiene de dividir la tensión de salida entre la tensión de entrada
Ecuación 2
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)
Imagen 2. Configuración en modo diferencial La ganancia Ac en modo común se obtiene dedividir la tensión de salida entre la tensión de entrada
Ecuación 3
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)
Imagen 3. Configuración en modo diferencial
Funcionamiento del amplificador de instrumentación
El amplificador de instrumentación esta formado por tres amplificadores operacionales y 7 resistencias como se aprecia en la imagen 5.
Imagen 5. Amplificador de instrumentación formado por 3 amplificadoresoperacionales y 7 resistencias
Para simplificar el análisis del circuito, se observa que el amplificador de instrumentación esta compuesto de un amplificador acoplado con un amplificador diferencial básico.
Imagen 6. Amplificador básico
Imagen 7. Amplificador diferencial básico
Todas las resistencias del amplificador de instrumentación son iguales, excepto por RG y R7. La resistencia RG es...
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