LABORATORIO DE APOYO ELECTRONICA INDUSTRIAL

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LABORATORIO DE APOYO ELECTRONICA INDUSTRIAL (410088)

PREINFORME DE LABORATORIO N°02

Amplificador de Instrumentación de tres AO

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ÍNDICE

1. RESUMEN…………………………………………………………………………………………………………...        03
2. OBJETIVOS……………………………………………………………………………………...................        04
3. CONOCIMIENTOS PREVIOS…………………………………………………………………............        05
   2.1 Conceptos…………………………………………………………………………………………………….        05
   2.2 Análisis y ecuaciones……………………………………………………………………………………        05
   2.3 Diseño…………………………………………………………………………………………………………..        06
   2.4 Elección del integrado………………………………………………………………………………….        08
4. TRABAJO DE LABORATORIO………………………………………………………………………………        10
   3.1 Instrumentos y componentes………………………………………………………………………        10
   3.2 Calibración……………………………………………………………………………………………………        10
   3.3 Construcción del amplificador de instrumentación…………………………………….        11
   3.4 Medición del offset….……………………………………………………………………………………        12
   3.5 Calibración de la ganancia a 0.5[V] sinusoidal a 400[Hz]…………………………        13
   3.6 Característica de transferencia de  y ………………………………………………….        14
        3.6.1 Característica de transferencia de ……………………………………………….        14
        3.6.2 Característica de transferencia de ……………………………………………….        15
   3.7 Respuesta en frecuencia del amplificador de instrumentación………………….        16
   3.8 Ganancia a modo común…………………………………………………………………………….        17
        3.8.1 Ganancia a modo común con tensión continua……………………………….        17
        3.8.2 Ganancia a modo común con tensión alterna………………………………….        18[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]
5. RESULTADOS ESPERADOS…………………………………………………………………………………        19
   4.1 Resultados esperados para el ajuste de offset……………………………………………        19
   4.2 Resultados esperados para la calibración……………………………………………………        19
   4.3 Resultados esperados para …………………………………………………………………….        19
   4.4 Resultados esperados para …………………………………………………………………….        19
   4.5 Resultados esperados para la respuesta en frecuencia……………………………..        20
   4.6 Resultados esperados para la frecuencia de corte…………………………………….        20
   4.7 Resultados esperados para ganancia a modo común en tensión continua.        20
   4.8 Resultados esperados para ganancia a modo común en tensión alterna….        20[pic 7][pic 8]
6. BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………………………….        21
7. LISTADO DE MATERIALES………………………………………………………………………………….        22

1. RESUMEN

En esta experiencia se utilizaron integrados LM082 para crear un amplificador de instrumentación

1. OBJETIVOS

• Familiarizarse con las definiciones de Ganancia Diferencial y Ganancia de Modo Común, su significado práctico y medición.
• Estudiarla respuesta a frecuencia de un Amplificador de Instrumentación.

1. CONOCIEMIENTOS PREVIOS

1. Conceptos

• Ganancia: Magnitud adimensional que representa la razón entre la amplitud de la señal de salida respecto a la señal de entrada.

• Ganancia Diferencial: Magnitud adimensional que representa la razón entre la amplitud de la señal de salida respecto a la diferencia entre la amplitud de las señales de entrada.

• Ganancia en modo común: Magnitud adimensional que representa la relación entre la amplitud de la señal de salida y la señal de entrada cuando esta es la única excitación del circuito.

1. Análisis y ecuaciones

• Etapa de pre-amplificación:

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Figura N°01: Esquema A.I.

Lo primero que se debe hacer para diseñar un amplificador de instrumentación (A.I.) es dejar  y  en función de  y , para ello se aplica la ley de corriente de Kirchhoff.[pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

Aplicando esto en el nodo  se obtiene[pic 14]

 (1)[pic 15]

Al despejar  se obtiene[pic 16]

 (2)[pic 17]

Repitiendo el análisis en el nodo [pic 18]

 (3)[pic 19]

Al despejar  se obtiene[pic 20]

 (4)[pic 21]

Restando ambas expresiones

 (5)[pic 22]

En la ecuación (5) se puede ver que lo que hay dentro del paréntesis corresponde a la ganancia en la etapa de pre-amplificación.

• Etapa diferencial:

Por medio de la teoría de amplificadores restadores se sabe

 (6)[pic 23]

 (7)[pic 24]

Para esto se debe cumplir la siguiente razón

 (8)[pic 25]

1. Diseño

A modo de simplificar el diseño, a la etapa diferencial se le asigna una ganancia unitaria, lo que permite la siguiente igualdad

 (9)[pic 26]

Reemplazando (9) en (6) y (7)

 (10)[pic 27]

 (11) [pic 28]

 (12)[pic 29]

En la ecuación (12) se demuestra que la etapa diferencial posee una ganancia unitaria. Se asignan las resistencias .[pic 30]

La ganancia del amplificador de instrumentación se define en la etapa de pre-amplificación, definida de la siguiente forma

 (13)[pic 31]

De la ecuación (13) se puede observar que si  y  son iguales, la ganancia depende de . Para esto se asigna . [pic 32][pic 33][pic 34][pic 35]

 (14)[pic 36]

Como se busca que el amplificador tenga una ganancia igual a 10, y para facilitar el desarrollo en el laboratorio,  se sustituye por un potenciómetro de 5[KΩ] [pic 37]

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El ancho de banda de un amplificador se puede determinar mediante la ecuación

 (15)[pic 39]

El integrado TL082 posee un ancho de banda de 3[MHz] a ganancia unitaria. Aplicando esto en la ecuación (15) se obtiene el ancho de banda del amplificador de instrumentación

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Una vez realizados los cálculos correspondientes al diseño, el amplificador de instrumentación queda como se ve en la figura N°02, con sus valores respectivos.

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Figura N°02: Diseño del amplificador de instrumentación.

1. Elección del integrado

Se utilizará el integrado TL082, que se caracteriza por consistir en dos operacionales con bajo offset y bajo slew rate.

Tabla N°01: Parámetros TL082

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Figura N°03: Esquema integrado TL082.

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Figura N°04: Diseño del amplificador de instrumentación con integrados.

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