Amplificadores De Instrumentacion

Amplificador de Instrumentación
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Un amplificador de instrumentación es un dispositivo creado a partir de amplificadores operacionales. Está diseñado para tener:
◦ Alta impedancia de entrada. ◦ Alto rechazo al modo común (CMRR).

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Se puede construir a base de componentes discretos o se puede encontrar encapsulado (por ejemplo el INA114). La operación que realiza es la resta desus dos entradas multiplicada por un factor. Su utilización es común en aparatos que trabajan con señales muy débiles, tales como equipos médicos (por ejemplo, el electrocardiograma), para minimizar el error de medida.

Amplificador de Instrumentación
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El amplificador de instrumentación es un amplificador diferencial tensión-tensión cuya ganancia puede establecerse de forma muy precisa y queha sido optimizado para que opere de acuerdo a su propia especificación aún en un entorno hostil. Es un elemento esencial de los sistemas de medida, en los que se ensambla como un bloque funcional que ofrece características funcionales propias e independientes de los restantes elementos con los que interacciona. Para ello, se le requiere:
◦ Tengan unas características funcionales que seanprecisas y estables. ◦ Sus características no se modifiquen cuando se ensambla con otros elementos.

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Amplificador de Instrumentación Básico

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Entrada diferencial Ganancia precisa y estable de 1 a 1000. Controlable mediante potenciómetro o conmutador digital. Alta impedancia de entrada Baja impedancia de salida CMRR elevado

Amplificador Operacional
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Un amplificadoroperacional (OPAMP), es un circuito electrónico integrado que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):  Vout = G·(V+ − V−) Los opamps se utilizaban para resolver operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc.). De ahí su nombre. El opamp ideal tiene una:
◦ Gananciainfinita ◦ Una impedancia de entrada infinita. ◦ Una impedancia de salida nula. ◦ Un ancho de banda también infinito. ◦ Un tiempo de respuesta nulo. ◦ Ningún ruido.

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El amplificador operacional ideal vs real

Tipo Veloz Bajo Ruido 741 715 5534 ================================================================= Ao (dB) ∞ 100 90 100 Rsa (Ω) 0 75 75 0.3 Ren (Ω) ∞ 2 Meg 1 Meg 0.1 Meg Ides(nA) 0 20 250 300 Vdes (mV) 0 2 10 5 GBW (Hz) ∞ 1 Meg 65 Meg 10 Meg SR (V/mseg) ∞ 0.7 100 13 CMRR (dB) ∞ 90 90 90 PSRR (µV/V) 0 30 30 30 PSRR(dB) {dB(V/µV)} ∞ 90 90 90 =================================================================

Parámetro

Ideal

Ancho de banda del amp. operacional

Saturación, voltaje de desvío y ganancia

Rapidez de respuesta (“slew rate”)

ConfiguracionesBásicas: Amplificador Inversor
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V+ está conectada a tierra (V+=0). (V+) - (V-)=0, la terminal inversora (negativa) esta al mismo potencial que la no-inversora y se denomina: tierra virtual. La corriente 1 se encuentra usando la ley de Ohm. La corriente I1 fluye solamente hacia R2. Esto es I1=I2. La resistencia presentada a Vi es R1. Entonces: (V-) = (V+) Vo = -(R2/R1) Vi
Vi R1 I2 = − VoR2 I1 = I 2 ⇒ Vo = − R2  R1  Vi

I1 =

Configuraciones Básicas: Amplificador Sumador
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(V+) esta conectado a tierra, o (V+)=0. Debido a que (V-) = (V+), la señal inversora tiene un potencial de cero y se le denomina tierra virtual. Las corrientes I1, I2 e I3 se calculan usando la ley de Ohm.

V1  R1  V2   R3 R3  I2 = V2 + V1  I3 = I1+ I2 ⇒ Vo = −  R2 R2 R1   Vo I3 = − R3 I1 =

Configuraciones Básicas: Amplificador No Inversor
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Ahora (V+) está conectada a Vi. (V+) = (V-) = Vi De nuevo, la corriente I1 se calcula usando la ley de Ohm. I1 fluye a través de R2 e I1=I2. El circuito presenta una resistencia muy grande a Vi
  R2   R1 Vi  I1 = I2 ⇒ Vo = 1 +  Vi − Vo R1  I2 =  R2  I1 = − Vi

Configuraciones básicas

Configuraciones...