Amplificadores De Instrumentacion

AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTACION

CAROLINA RICO OLARTE
Código: 06101007

Ing. Diego Gerardo Gómez Orozco
Docente de Circuitos Analógicos II

UNIVERSIDAD DEL CAUCA
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES
PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES
POPAYAN
2012
I. PRELIMINARES

Existen equipos de la industria, equipos de electromedicina, y en otrasmuchas aplicaciones, la necesidad de medir señales muy pequeñas del orden de microvoltios o pocos milivoltios en la presencia de comparativamente, grandes señales de ruido provenientes de distintas fuentes, como pueden ser motores, tubos de iluminación de descarga gaseosa, etc. Para realizar las mencionadas mediciones estos equipos deberán utilizar en su entrada Amplificadores de Instrumentación.Un amplificador de instrumentación es un dispositivo electrónico capaz de lograr amplificaciones importantes, con muy bajo ruido, con alimentación simple o doble, baja deriva térmica, bajo consumo y variación de la salida hasta los límites de la alimentación, es decir sin caída en la salida. Son utilizados en aplicaciones en las que se requiere gran precisión y estabilidad a corto y largo plazo.AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

El amplificador diferencial es un circuito pensado para amplificar la diferencia de dos señales.

Figura N° 1: Amplificador diferencial simple

En la Figura N° 1, se pueden identificar dos entradas (v1 y v2), una de ellas definida como inversora (-) y la otra como no inversora (+), y una salida (vo). Se tiene que, si R1=R3 y R2=R4, a la salida el voltaje vienedado por:

vo=R2R1v2-v1

Voltajes en modo común y diferencial

* El voltaje en modo común (vcm) esta definido como la semisuma de los voltajes las dos entradas del amplificador diferencial:

vcm=v1+v22

* El voltaje en modo diferencial (vdm) definido como la diferencia entre el voltaje aplicado a la entrada inversora v1 y el voltaje aplicado a la entrada no inversora v2.vdm=v2-v1

Bajo estas consideraciones, el amplificador diferencial quedaría representado así:

Figura N° 2: Amplificador diferencial

Ganancia en modo común y diferencial

* La ganancia en modo común (Acm) se define como la relación entre la salida y la entrada a modo común cuando ésta es la única excitación del circuito.

Acm=vovcm

* La ganancia en modo diferencial (Adm), se definecomo la relación entre la salida y la entrada diferencial, cuando la excitación a modo común es nula.

Adm=vovdm

El amplificador diferencial ideal es aquel que, a la salida tiene sólo presente la componente diferencial, o sea que rechaza las señales a modo común y por lo tanto, la ganancia a modo común es nula, amplificando sólo las señales a modo diferencial. En la práctica, las señales demodo común nunca serán rechazadas completamente, de manera que alguna pequeña parte de la señal indeseada contribuirá a la salida.

Razón de rechazo al modo común (CMRR)

Se define un factor para el amplificador diferencial que evalúa la capacidad de rechazo del circuito a las señales en modo común frente a la capacidad de amplificar las señales en modo diferencial. La razón de rechazo al modocomún CMRR, es la relación entre la ganancia en modo diferencial y la ganancia en modo común.
CMRR=AdmAcm
Y a menudo se expresa en decibeles,

CMRRdB=20logAdmAcm

El amplificador diferencial básico es un amplificador de instrumentación de muy bajas prestaciones, porque:
a) Requiere modificar dos componentes para modificar su ganancia diferencial, manteniendo la ganancia en modo comúnnula.
b) Es muy difícil conseguir CMRR muy altos. El CMRRTOTAL del circuito se degrada por dos causas:
- El amplificador operacional, que conforma al amplificador operacional, tiene un CMRRAO finito.
- Las resistencias difícilmente se pueden ajustar para que exactamente satisfagan la relación R1=R3 y R2=R4, y en consecuencia se genera un CMRRR.

CMRRR=R1R4+R2R3+2R2R42(R1R4-R2R3)...