Los amplificadores de Instrumentación son amplificadores diferenciales que generalmente proveen varias características deseables

AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN

Julieth Paola Riaño Moreno, cod:2091395, Juan Camilo Santana Miranda, cod:2071382

Presentado a: ING. JAVIER ARDILA

INTRODUCCIÓN.

Los amplificadores de Instrumentación son amplificadores diferenciales que generalmente proveen varias características deseables como un CMRR alto y niveles de offset bajos y estables, e impedancia de entrada alta.

Objetivo.

Diseñar un amplificador de instrumentación que cumpla con las especificaciones:

• [pic 3]
• Para una entrada en modo común  se debe tener que [pic 4][pic 5]
• [pic 6]

Diseño:

A los amplificadores de instrumentación  requieren las siguientes características:

1) Son amplificadores diferenciales con una ganancia diferencial precisa y estable, generalmente en el rango de 1 a 1000.

2) Su ganancia diferencial se controla mediante un único elemento analógicos (potenciómetro resistivo) o digital (conmutadores) lo que facilita su ajuste.

3) Su ganancia en modo común debe ser muy baja respecto de la ganancia diferencial, esto es, debe ofrecer un CMRR muy alto en todo el rango de frecuencia en que opera.

4) Una impedancia muy alta para que su ganancia no se vea afectada por la impedancia de la fuente de entrada.

5) Una impedancia de salida muy baja para que su ganancia no se vea afectada por la carga que se conecta a su salida.

6) Bajo nivel de la tensión de offset del amplificador.

  Diseño implementado:

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Figura 1. Diseño en simulación

Desarrollo del modelo en simulación

En simulación se probaron 2 amplificadores diferentes, con características diferentes, de esto, se escogió el que mejor respondía a nuestras necesidades.

Tabla 1. Caracterizticas relevantes de los amplificadores operacionales seleccionados

En las siguientes graficas se muestra el comportamiento de cada diseño con los diferentes amplificadores

Graficas de simulación:

TL084

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Figura 1. Esquema con TL084 Modo Diferencial

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Figura 2. Ganacia de 60.5 dB en modo diferencial para una entrada de 2 mV

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Figura 3. Esquema con TL084 Modo Comun

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Figura 4. Ganacia de -65.23 dB en modo diferencial para una entrada de 2 V en el rango de 0Hz a 10kHz

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Figura 5. Esquema con TL084 Offset

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Figura 6. Voltage de offset de salida 230.34 uV para una entrada en modo comun de 0 V

OPA37

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Figura 7. Esquema con OPA37 Modo Diferencial

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Figura 8. Ganacia de 60.5 dB en modo diferencial para una entrada de 2 mv donde se evidencia su ancho de banda 641.2kHz

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Figura 9. Esquema con OPA37 Modo Comun

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Figura 10. Ganancia de -84. 7 dB en modo común para una entrada de 2 V en el rango de 0Hz a 10kHz

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Figura 11. Voltage de offset de salida 4.6 uV para una entrada en modo comun de 0 V

Como se logro evidenciar en simulación,  contrastando con los datos relevantes requeridos para el diseño del datasheet de cada uno de los amplificadores operacionales mostrados en la tabla 1; se escogio el OPA37 para realizar el montaje de laboratorio, gracias a su superioridad en ancho de banda, respuesta en modo comun y offset respecto al TL084.

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