Señales flotantes

|Unidad |Acondicionamiento y sistemas periféricos de Interfase |
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Necesidad del acondicionamiento
Los voltajes y corrientes de salida de muchos transductores son señales muy pequeñas. Además de losbajos niveles, a menudo es necesario transmitir la salida del transductor cierta distancia hacia el equipo de colección de datos. Sobre todo en un ambiente industrial donde hay mucha maquinaria eléctrica, el ruido eléctrico puede causar serias dificultades en circuitos de bajo nivel. Estos ruidos pueden ser radiados, como un campo electromagnético, o inducidos en el cableado de la planta, comocircuitos a tierra o picos producidos por la fuente de alimentación de CA. A pesar de las fuentes de ruido, las señales de bajo nivel se deben transmitir de un lugar a otro.

3.1 Amplificador de Instrumentación

Un método efectivo para combatir el ruido es incrementar la intensidad de las señales de bajo nivel antes de su transmisión a través de los alambres. Esto se realiza frecuentemente con unamplificador llamado amplificador de instrumentación.
Varias características de un amplificador de instrumentación lo distinguen de los amplificadores operacionales.

1. Los amplificadores de instrumentación tienen ganancia finita. Un amplificador operacional tiene una ganancia muy grande, la cual es infinita en el caso ideal. El amplificador operacional se suele utilizar con realimentaciónexterna para proporcionar una ganancia finita, o con otros elementos de circuito con el fin de generar otras funciones, como integradores, diferenciadores, filtros, etc.; mientras que el amplificador de instrumentación no proporciona estas funciones.
2. El amplificador de instrumentación tiene una entrada diferencial de alta impedancia. El amplificador operacional también tiene una entrada dealta impedancia. Sin embargo, cuando los elementos de realimentación se adicionan alrededor del amplificador operacional, la impedancia de entrada disminuye considerablemente.
3. El amplificador de instrumentación tiene un rango de voltaje alto y un rechazo en modo común también alto. Aunque los amplificadores operacionales tienen rechazo y rango de voltaje en modo común, el amplificador deinstrumentación es superior a la mayoría de los amplificadores operacionales.

La figura 4.1 muestra el diagrama en bloques de un amplificador de instrumentación. Después de los comentarios anteriores que señalan las diferencias entre el amplificador de instrumentación y el amplificador operacional, la figura muestra que el amplificador de instrumentación está construido con amplificadoresoperacionales.
Nótese que cada entrada al amplificador de instrumentación es la entrada no inversora de un amplificador operacional, por lo que la impedancia de entrada del amplificador de instrumentación es muy alta. Para establecer la ganancia del amplificador, se utiliza el criterio generalmente aplicado a los amplificadores operacionales. [1]

Figura 3.1 Amplificador de instrumentación con entradadiferencial.

El voltaje en la entrada inversora del amplificador de entrada inferior es Ventrada+ y, por lo tanto, V1 es

V1 =V2 - ( R1) (Ventrada- -Ventrada+)
R2 (3-1)
En forma semejante V2 se puede escribir como

V2 = V1+(R1) (V entrada+ - V endrada-) (3-2)
R2

La etapa de salida es un amplificador diferencialsimple; por tanto, el voltaje de salida se puede derivar en

V salida = (R3) (V2 – V1) (1+2R1) =(R3) (1+2R1) (Ventrada+ - V salida-) (3-3)
R4 R2 R4 R2

Si R3=R4=R1 entonces:

V salida = (R1) (1+2R1) (Ventrada+ - V salida-) =(1+2R1) (Ventrada+ - V salida-) (3-4)
R1 R2...