Amplificador diferencial



Instituto de Ingeniería y Tecnología
Practica 3: Amplificador Diferencial
Electrónica II
Prof. Dr. Rafael González Landaeta

Alejandro Montes Silva 111563

Introducción.
Un amplificador operacional es un dispositivo al que se le aplica una carga de forma externa llamada entrada, la cual genera una señal de salida, la ganancia del sistema es definida por la salida inversamente proporcional asu entrada. El amplificador posee dos entradas una inversora y otra no inversora, en cada una entra una señal de voltaje, nombradas Vn y Vp. Los dispositivos con retroalimentación generalmente funcionan con base en las siguientes dos reglas.
La salida hace lo que sea necesario para hacer cero la diferencia de voltaje entre las entradas.
Las entradas no llevan corriente.
Por lo tanto unamplificador diferencial es un dispositivo que efectúa una operación aritmética de diferencia, efectuando en si la resta de dos señales que entran por sus pines inversor y no inversor. Este tipo de sistemas poseen dos estados en su voltaje de entrada, uno que se nombra voltaje en modo diferencial, mientras que el otro es un voltaje en modo común. De estas dos entradas de voltaje el amplificador debe dediscriminar el voltaje en modo común, por lo regular este tipo de entradas al sistema se genera por una interferencia. En todo amplificador operacional existe una relación de rechazo en modo común o CMRR, la cual nos indica la frecuencia del voltaje en modo común que el amplificador discriminará. Otro aspecto importante por analizar es el error de cero que poseen los amplificadores diferenciales,matemáticamente obtenemos la siguiente ecuación si definimos R1 = R2, por lo tanto si los voltajes de entrada son cero la salida teóricamente será cero, sin embargo en la practica el valor del voltaje de salida es diferente de cero.




Objetivo.
Comprender el funcionamiento de un amplificador diferencial analizando algunas de sus características eléctricas.
Estimas los errores de cero de unamplificador diferencial.
Aprender a determinar empíricamente la relación de rechazo en modo común (CMRR) de un amplificación diferencial.
Materiales.
1 protoboard.
1 amplificador LM741
2 resistencias de 1KΩ, 3,3KΩ, 5,6KΩ y 10KΩa 5%
1 generador de funciones.
1 fuente de alimentación.
1 multímetro digital.
1 osciloscopio.
Datos de la práctica
Código de colores Ω
Valor medido Ω
1K
0.979K
1K
0.988K
3.3K3.3K
3.3K
3.336K
5.6K
5.57K
5.6K
5.753K
10K
9.97K
10K
9.65K

Presentación de resultados.
Errores de cero del amplificador diferencial
Dada la siguiente ecuación del sistema obtenida mediante el uso de leyes de voltajes de Kirchhoff.. Donde R1 = 1KΩ. Obtenemos lo siguiente.
Valores teóricos
Valores reales.
Rf/Ω
V2-V1/V
Voffset/V
A = Vo/Vs
R2/Ω
Vs/V
Voffset/V
A = Vo/Vs
3.3K
0V
0
Inf ó 0
3.336K0.023mV
11.05m
480.43
5.6K
0V
0
Inf ó 0
5.753K
0.026mV
13.4m
515.38
10K
0V
0
Inf ó 0
9.97K
0.02mV
14.7m
735

Ganancia diferencial de un amplificador diferencial y Ganancia en modo común.
Dado los siguientes circuitos se obtuvieron la ganancia en modo común y en modo diferencial. Notar que el voltaje en modo diferencial posee dos entradas una conectada al positivo Vs y otra tierra de Vs, por lo tantolos valores de entrada del operacional son V1 = 0, V2 = Vs. Mientras que en el modo común la entrada de voltaje es la misma, donde V1 = V2 = Vs. Por lo que tenderá a una representación aproximada del error en cero, donde la salida tendrá que ser muy pequeña.

Dada la siguiente ecuación obtenida efectuando ley de corriente de Kirchhoff y divisores de tensión. . Donde R1 = R2. Con esta ecuaciónobtenemos lo siguiente.


Valores teoricos
R2/Ω
ViD/V
Vic/V
Vo(ViD)
Vo(ViC)
GD
Gc
CMRR/dB
3.3K
500m
1
1.65
0
3.3
0
inf
5.6K
500m
1
2.8
0
5.6
0
inf
10K
500m
1
5
0
10
0
inf

Valores Reales
R2/Ω
ViD/V
Vic/V
Vo(ViD)
Vo(ViC)
GD
Gc
CMRR/dB
3.3K
486m
0.988
1.63
21.24m
3.35
0.021
44.056
5.6K
484m
0.995
2.811
39.6m
5.807
0.039
43.457
10K
4873m
1.001
4.735
46m
9.817
0.0459
46.603

Cuestionario.
1. Explique...