Amplificadores Diferenciales De Instrumentacion

AMPLIFICADORES
DIFERENCIALES, DE
INSTRUMENTACIÓN
Y DE PUENTE

OBJETIVO DE APRENDIZAJE
Al terminar la lectura de este capítulo sobre amplificadores diferenciales, de instrumentación y de puente, será capaz
de:
•
•
•
•
•

Dibujar el circuito de un amplificador diferencial básico, establecer su ecuación correspondiente de entrada y
salida, y explicar por qué este circuito es superior al amplificadorde una sola entrada.
Definir el voltaje de modo común y el voltaje de entrada diferencial.
Dibujar el circuito de un amplificador de voltaje de entrada y salida diferenciales y agregar un amplificador
diferencial para obtener, con tres amplificadores operacionales, un amplificador de instrumentación (AI).
Calcular el voltaje de salida de un amplificador de instrumentación constituido por tresamplificadores
operacionales cuando el dato que se proporciona es el valor de los voltajes de entrada y las resistencias.
Explicar de qué manera las terminales de detección y de referencia de un AI permiten:
(1) eliminar los efectos que produce la conexión de una resistencia en el voltaje de carga; (2) obtener una
mayor corriente de carga; (3) construir un convertidor de voltaje diferencial acorriente (fuente de corriente de
ca).

•
Explicar como un sensor de deformación puede convertir las fuerzas de tensión o de compresión en cambios
en la resistencia.
•
Conectar sensores de deformación en una red puente de resistencias pasivas para convertir el cambio en la
resistencia del sensor en un voltaje de salida.
•
Amplificar la salida diferencial del puente con el sensor de deformación por mediode un amplificador de
instrumentación.
•
Medir presión, fuerza o peso.
•
Dibujar el circuito de un amplificador de puente y mostrar como convierte éste un cambio en la resistencia de
un transductor en un voltaje de salida.
•
Construir un convertidor de temperatura a voltaje con el amplificador de puente.
INTRODUCCIÓN
El amplificador de más utilidad en la medición, instrumentación y control es elamplificador de instrumentación.
Se construye por medio de varios amplificadores operacionales y resistencias de precisión; gracias a ello, el circuito
resulta muy estable y útil en donde es importante la precisión. Actualmente existen varios circuitos integrados que
se venden en un solo encapsulado.
Desafortunadamente, éstos resultan más caros que un solo amplificador
operacional; pero si lo quese necesita es un buen desempeño y precisión , el uso de un amplificador de
instrumentación justificará su precio, ya que su desempeño no puede lograrse con un amplificador operacional
promedio.
Un pariente cercano del amplificador de instrumentación, de bajo costo, es el amplificador diferencial básico. Este
capítulo empieza por el amplificador diferencial para mostrar en qué aplicaciones resultasuperior al amplificador
inversor o no inversor común. Al efectuar algunas adiciones al amplificador diferencial se obtiene el amplificador
de instrumentación, del cual se hablará en la segunda parte de este capítulo. En las últimas secciones se explicarán
los amplificadores de puente, en los que están presentes tanto amplificadores de instrumentación como
amplificadores diferenciales básicos.1. AMPLIFICADOR DIFERENCIAL BÁSICO
1.1. Introducción
Mediante el amplificador diferencial se miden y amplifican pequeñas señales que están “ocultas” dentro de señales
mayores.
En la sección 2 se explicará cómo lograr lo anterior por medio de un amplificador diferencial.
Primero, armaremos y analizaremos el funcionamiento del circuito del amplificador diferencial básico.
Con cuatro resistencias deprecisión (1%) y un amplificador operacional se construye un amplificador diferencial,
como se muestra en la figura 1. Este amplificador cuenta con dos terminales de entrada, identificadas como entrada
(-) y entrada (+), las cuales corresponden a la terminal más cercana del amplificador operacional. Si se reemplaza
E1 por un cortocircuito, lo que E2 ve es un amplificador inversor con ganancia de...