Circuitos amplificadores de instrumentación

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CIRCUITOS ELECTRÓNICOS INTEGRADOS

LABORATORIO N°7

CIRCUITOS AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTACIÓN

Alumnos:

- León Flores Marcos Julián

- Palomino Nieto Luis Oswaldo

- Colonia Guzmán Jairo Johan

Sección: 3C5 C

Fecha de realización: 02/05/2023

Fecha de entrega: 08/05/2023

2023 – 1

MARCO TEORICO:

El amplificador de instrumentación es un dispositivo electrónico utilizado en aplicaciones de medición y procesamiento de señales. Se trata de un tipo de amplificador operacional que opera en modo diferencial y se caracteriza por ofrecer una ganancia controlada. Una de las principales ventajas de este circuito es su alta impedancia de entrada, lo que significa que presenta una mínima carga a la señal que se está midiendo, evitando así que se vea afectada o distorsionada.

A diferencia de otras configuraciones de amplificadores, como el amplificador diferencial, donde la impedancia de entrada depende de una de las resistencias de la etapa de entrada, en el amplificador de instrumentación la impedancia es determinada por el amplificador operacional en sí mismo. En un caso ideal, esta impedancia tiende a ser infinita, lo que garantiza que la señal de entrada no se vea afectada por la carga del circuito y se mantenga intacta.

En la etapa de ganancia del amplificador de instrumentación, que es la encargada de amplificar la señal diferencial, es importante mantener una relación adecuada entre las resistencias. Específicamente, se requiere que la relación entre las resistencias R4/R3 sea igual a la relación entre las resistencias R2/R1. De esta manera, se logra mantener la ganancia ajustada y controlada según las necesidades del sistema.

Otra característica destacada del amplificador de instrumentación es su capacidad para rechazar señales comunes. Esto significa que es capaz de eliminar o reducir significativamente el ruido o interferencia que se presente en ambas entradas del amplificador, lo cual es especialmente útil en entornos donde se encuentran presentes fuentes de ruido electromagnético.

En resumen, el amplificador de instrumentación es una opción preferida en aplicaciones donde se requiere una alta precisión y una mínima distorsión de la señal medida. Su alta impedancia de entrada, su capacidad para rechazar señales comunes y su ganancia controlada lo convierten en una herramienta valiosa en campos como la instrumentación médica, la adquisición de datos y el control de procesos, entre otros.

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Análisis del amplificador de instrumentación

Cuando se trabaja con un amplificador operacional, es esencial recordar el principio fundamental de que los voltajes en las entradas se igualan. En el caso particular de un amplificador operacional en modo diferencial, esto implica que el voltaje en la entrada inversora y el voltaje en la entrada no inversora son iguales. Esta igualdad se basa en el principio de realimentación que rige el funcionamiento del amplificador operacional.

Al establecer que los voltajes en ambas entradas son idénticos, podemos analizar la corriente que fluye a través de la resistencia R1. Esta corriente se puede determinar al considerar la diferencia entre los voltajes de entrada y dividirla por el valor de la resistencia R1, de acuerdo con la Ley de Ohm.

Es importante tener en cuenta que la resistencia R1 forma parte del circuito de realimentación del amplificador operacional. La corriente que fluye a través de ella es crucial para el funcionamiento y la amplificación de la señal. Además, la resistencia R1 también puede desempeñar un papel en la determinación de la ganancia del amplificador, dependiendo de la configuración del circuito.

Al comprender la relación entre los voltajes de entrada y la corriente a través de la resistencia R1, podemos analizar y manipular las señales de manera efectiva en el amplificador operacional. Esta comprensión es esencial para diseñar y ajustar circuitos que utilicen amplificadores operacionales, ya que nos permite controlar y optimizar el rendimiento del amplificador en función de nuestras necesidades específicas.

En resumen, al igualar los voltajes en las entradas de un amplificador operacional, podemos determinar la corriente que fluye a través de la resistencia R1. Esta corriente es importante para el funcionamiento y la amplificación de la señal en el amplificador operacional. Al comprender y manipular esta corriente, podemos diseñar y ajustar circuitos que utilicen amplificadores operacionales de manera efectiva, maximizando su rendimiento y adaptándolo a nuestras necesidades.

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Procedimiento

1. Prueba de funcionamiento:

1. Implemente el siguiente divisor de voltaje y calcule las tensiones:[pic 4]

V4 = 6.3V

V3 = 625.553 mV V2 = 56.868 mV V1 = 0 V

Implementamos el circuito en la plataforma Multisim y con la ayuda de los voltímetros mediremos las tensiones que nos solicitan.

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1. Implementar el circuito mostrado en la Figura 1.

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Figura 1 – Amplificador de instrumentación implementado con TL084

Realizamos la implementación del circuito y conectamos los voltajes V1 y V2 en los amplificadores.

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1. Escriba la ecuación de salida del circuito considerando: R3=R5; R1=R4; R8=R6 además R3=R1=R8=Rg=10kΩ.

Vout =(V

2−V

1 )(

1+ 2 R11

Rg[pic 8]

× R6

R5[pic 9][pic 10]

Para el juego de valores mostrado en el cuadrado calcular la ganancia teórica y experimental.

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