Amp de instrumentacion

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 son amplificadoresdiferenciales 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...

Si V2=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, y como veremos ahora, nos va apermitir distinguir entre señal y ruido. Veamos un ejemplo. Si pretendemos enviar una señal desde un

J.I.Escudero, M.Parada, F.Simón

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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 enla 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 el ruido añadido a la señal inicial. Si amboshilos 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 podemos obtener amplificada si G>1, libre de ruido enJ.I.Escudero, M.Parada, F.Simón

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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 resistencia dependiendo de la longitud y el tipo de material delcual 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, y conectar los hilos a los terminales de entrada delamplificador 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

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Ya vimos en su momento que laresistencia 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= si anulamos ahora V1 tenemos que V o = (1+ R2 ) = (1+ R2 ) V 2 V+ R4 R1 R1 R3 + R4 R2 V1 R1

sumando ambos términos la Vo total será... Vo= R2 + R1 + R2 R4 V1 V2 R1 R1 R3 + R4 tipo

Para que esta expresión representa una expresión del diferencial...