Amplificador Instrumental

TEMA 2: AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTACIÓN
En este tema vamos a ver los amplificadores usualmente
utilizados en instrumentación. Básicamente son de tres tipos:
• de INSTRUMENTACIÓN
• de AISLAMIENTO
• de BAJA DERIVA
Los
amplificadores
de
instrumentación
son
amplificadores
diferenciales con un CMRR alto, muchos de ellos con ganancia
variable. En pocas palabras diremos que sonamplificadores
diferenciales buenos.
La primera cuestión a tratar sería el por qué debe ser un
amplificador diferencial. Tiene muchas respuestas, la primera de
ellas quizás sea el hecho de que un amplificador diferencial es
muy versátil de manera que se puede utilizar tanto como
amplificador inversor como no inversor. Dado un amplificador
diferencial como el de la figura, la salida Vo sería...

SiV2=0, entonces Vo= G V1 y funcionaría como amplificador no
inversor. Por otro lado si V1=0, entonces Vo= -G V2 y actuaría
como un amplificador inversor. Y además, puede amplificar la
diferencia.
Sin embargo, la verdadera razón para trabajar con amplificadores
diferenciales proviene de la facilidad que poseen para trabajar
con señales diferenciales frente a las de modo común, es decir,
ycomo veremos ahora, nos va a permitir distinguir entre señal y
ruido.
Veamos un ejemplo. Si pretendemos enviar una señal desde un

J.I.Escudero, M.Parada, F.Simón

I TMM 2-1

circuito digital a
asíncrona a través de
un cable coaxial cuyo
incidencia de ruido
adjunta.

un sistema informático remoto de forma
un interfaz RS, se podría hacer utilizando
apantallamiento evitaría,teóricamente, la
en la señal, como se ve en la figura

Una estructura alternativa, más económica sería enviando la
señal mediante dos hilos, de manera que a la entrada del sistema
informático los dos hilos se conectaran a los terminales de un
amplificador diferencial.

Está claro que la señal de salida sería Vo=G[(V1+Vr1)-(V2-Vr2)] en
la cual aparecen unas tensiones Vr1 y Vr2 que representan elruido añadido a la señal inicial. Si ambos hilos están
íntimamente relacionados (hilo telefónico o par trenzado) se
puede suponer que el ruido inducido es el mismo en ambos hilos
(Vr1=Vr2), con lo cual la salida del amplificador será Vo=G(V1-V2)
y si además, como es el caso, V2=0 por ser la toma de tierra, la
salida del amplificador coincide con la señal emitida si G=1 o
incluso la podemosobtener amplificada si G>1, libre de ruido en

J.I.Escudero, M.Parada, F.Simón

I TMM 2-2

cualquier caso.
Pero todavía es posible encontrar más motivos que hacen deseable
el que el amplificador sea diferencial. Incluso en el caso de
uso del cable coaxial para la comunicación anterior, puede
ocurrir que dado la longitud del cable, el apantallamiento
presente una determinada resistenciadependiendo de la longitud
y el tipo de material del cual esté fabricado, de manera que la
toma de tierra en ambos sistemas sea claramente diferente

El esquema equivalente a lo indicado se ha dibujado justo encima
de este párrafo y como se ve la tensión de entrada (VI) que
alcanza al sistema informático sería VI = Vi ± (GND1-GND2).
En este caso, al utilizar un amplificador diferencial, yconectar los hilos a los terminales de entrada del amplificador
diferencial que no están conectados a GND2, el amplificador
diferencial elimina el ruido debido a la transmisión. En el caso
en el que GND1 sea muy distinto de GND2 sería conveniente usar
amplificadores de aislamiento.
Veamos algunas características del amplificador diferencial para
ello estudiamos este circuito

J.I.Escudero,M.Parada, F.Simón

I TMM 2-3

Ya vimos en su momento que la resistencia de entrada Ri=R1+R3
pero debemos ver si este circuito es o no un amplificador
diferencial. Anulamos primero V2 de manera que ahora
Vo= -

R2
V1
R1

si anulamos ahora V1 tenemos que
V o = (1+

R2 ) = (1+ R2 ) V 2
V+
R4
R1
R1 R3 + R4

sumando ambos términos la Vo total será...
Vo= -

R2 + R1 + R2 R4...