Amplificadores De Instrumentacion

ANÁLISIS DE LAS SEÑALES DE MODO COMÚN EN LOS
AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTACIÓN

RESUMEN
Dada la importancia que adquieren los amplificadores de instrumentación en los
sistemas industriales modernos, se presenta aquí un análisis de uno de los
elementos más importantes a ser analizados a la hora de trabajar con estos
dispositivos: El rechazo de señales en modo común.
ABSTRACT
Given theimportance that acquires the instrumentation amplifiers in the modern
industrial systems, is presented an analysis here of one from the most important
elements to be analyzed when working with these devices: The rejection of
signals in common mode.

Introducción
Los amplificadores de instrumentación amplifican la
diferencia entre dos señales. Estas señales diferenciales
típicamente emanan delos sensores tales como puentes
resistivos o termocuplas. La figura 1 muestra una
aplicación típica de un amplificador de instrumentación
donde el voltaje diferencial de un puente resistivo es
amplificado por el INA121, un amplificador de
instrumentación integrado de bajo consumo y muy
económico de la empresa Burr Brown.
En termocuplas y aplicaciones de puente, el voltaje
diferencial esgeneralmente bastante pequeño (unos
pocos milivoltios a decenas de milivoltios). Sin embargo,
los dos voltajes del puente son iguales a
aproximadamente 2.5 V cuando cada uno es referido a
tierra. Este voltaje, que es común a ambas entradas, se
llama el voltaje de modo común de la señal diferencial.
Este voltaje no contiene información útil sobre la medida.
Idealmente, el amplificador deinstrumentación debe
amplificar sólo la diferencia entre las señales de sus dos
entradas. Cualquier componente de modo común debe ser
ignorado por el amplificador de instrumentación. De
hecho, quitar el componente del modo común es a
menudo la única razón para utilizar un amplificador de
instrumentación. En la práctica, las señales de modo
común nunca son completamente rechazadas por elamplificador de instrumentación; algún remanente de
dicha señal siempre aparece en la salida.
La especificación de cantidad de rechazo de modo común
o CMRR (common mode rejection ratio) es una medida
de hasta que punto las señales de modo común son
rechazados por un amplificador. El CMRR se define por:

Luis Enrique Avendaño, Msc
Profesor Titular
Universidad Tecnológica de Pereiraleavenda@utp.edu.co
Edison Duque C.
Ing. Electrónico
Profesor Auxiliar
Universidad Tecnológica de Pereira
eduque@utp.edu.co
Gloria M. Valencia T.
Ing. Electricista

 Av * Vcm 
CMRR(dB) = 20 * log

 Vout 

(1)

donde:
Av = ganancia de amplificador (diferencial)
Vcm = voltaje de modo común presente a la entrada
Vout = voltaje de salida que resulta de la presencia de
voltaje de modocomún a la entrada
Se puede volver a escribir esta ecuación para permitir el
cálculo del voltaje de salida que resulta por la presencia
de un voltaje de modo común particular:

Vout =

Av * Vcm
 CMRR 
log −1 

 20 

(2)

El CMRR de un amplificador de instrumentación
integrado como el INA121 es de 100 dB para una
ganancia programada de 10. En la figura 1, el voltaje del
modocomún es 2.5 V. Esto produce un voltaje de salida
del amplificador de instrumentación de 250 µV. Para
poner esto en un contexto, se debe notar que el voltaje de
salida que resulta de la combinación de los errores de
voltaje offset de entrada y salida del INA121 es de ±1.5
mV. Esto sugiere que como una fuente de error, el
CMRR sea menos importante que el voltaje offset.
Ahora, sin embargo,estamos hablando sólo sobre el
rechazo de modo común de señales DC.

Rechazo de Modo Común en AC y DC
Como se muestra en la figura 1, las señales de modo
común pueden ser voltajes DC estables (tal como los 2.5
V del puente) o pueden ser señales AC tales como
interferencias externas. En aplicaciones industriales, la

SCIENTIA ET TECHNICA No. 17

SEPTIEMBRE 2001/2
+5V

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350Ω

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