4.3.- EL AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN

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Ernesto Castellanos Rojas
hace 7 años
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1 Ignacio Moreno elasco..- EL MPLIFICDO DE INSTUMENTCIÓN nte las exigencias de medida que imponen los sensores, se necesitan amplificadores específicos llamados de instrumentación que deben cumplir unos requisitos generales: anancia: seleccionable, estable, lineal. Entrada diferencial: con CM alto. Error despreciable debido a las corrientes y tensiones de offset Impedancia de entrada alta Impedancia de salida baja...- asado en tres O - a g - o - b Ideal ef Etapa pre-amplificación Etapa diferencial ETP PE-MPLIFICCIÓN umenta la impedancia de entrada del conjunto. racias a su configuracion no inversora iguala la impedancia del circuito a la del O. Suelen utilizarse operacionales con entradas basadas en FET para conseguir bajas corrientes de polarización. nálisis: uscamos y en función de y de : plicamos c.c. virtual y planteamos Kirschoff de corrientes en el punto :, despejando : puntes de Instrumentación Electrónica (0-0) º I.T.I. Electrónica 60

2 Ignacio Moreno elasco puntes de Instrumentación Electrónica (0-0) º I.T.I. Electrónica 6 De igual forma en el punto :, despejando : estando ambas expresiones, obtenemos: g b a Ecuación Observar que el paréntesis representa la ganancia diferencial de la etapa pre-amplificadora, y que variando g podremos variar la ganancia. ETP DIFEENCIL En el estudio del amplificador diferencial, establecimos una ecuación que llevada a este circuito: o v v Ecuación TOTL Sustituyendo en la ecuación las expresiones de y de por lo hallado en la etapa pre-amplificadora, y teniendo en cuenta las definiciones de d y cm: d y cm ( )/ Llegaríamos a: cm g a g b d o De donde se deduce que: La ganancia en modo común será cero (i.e. CM máximo) si 0. Esto se puede consegurir como ya salió en el análisis del amplificador diferencial si / /. Si además para simplificar la expresión, imponemos que a/g b/g, es decir, a b esulta:

3 Ignacio Moreno elasco a d g Observar que g me permite variar la ganancia sin afectar al CM Si NO conectamos el terminal ref a masa, sino a otra tensión de referencia obtendríamos: o d ( --) ref INTEDO: U-OWN IN- Demostrar la función de transferencia del circuito integrado IN-, si ref se conecta a masa. Comparando el esquema interno con el analizado anteriormente: a b 5 KΩ 5 KΩ 5 KΩ g 6 kω anancia de la etapa pre-amplificadora: La ganancia diferencial de esta parte quedaba definida en la ecuación : a b 5KΩ 5KΩ d 0,0 6 d g '6KΩ anancia de la etapa diferencial: Según vimos en el estudio del amplificador diferencial, cuando y la ganancia viene dada por: 5KΩ d 5 d 5KΩ puntes de Instrumentación Electrónica (0-0) º I.T.I. Electrónica 6

4 Ignacio Moreno elasco anancia total La ganancia total será el producto de ambas, d d d y se aproximará por tanto a 00. d (d) d (d) d (d) 6 d d 0 d POPUESTO: Qué resistencia en paralelo debemos poner para obtener una ganancia de 00? INTEDO: D6 Como puede verse en la configuración interna simplificada todas las resistencias valen 50 kω. La resistencia debe colocarla el usuario. El fabricante especifica que la ganancia debe estar entre (i.e. sin resistencia externa ) y 000. La expresión para la ganancia diferencial es: o / i 00 KΩ/ Propuesto: Comprobar la ecuación dada por el fabricante teniendo en cuenta las ecuaciones anteriores. puntes de Instrumentación Electrónica (0-0) º I.T.I. Electrónica 6

5 Ignacio Moreno elasco...- SÍMOLO En los diagramas circuitales suele usarse el siguiente símbolo para el amplificador de instrumentación. Observar la resistencia dibujada externamente: Los condensadores en las patillas de alimentación tienen como misión derivar a tierra el ruido añadido al DC....- EJEMPLOS DE PLICCIÓN Hay que proporcionar caminos de retorno para las corrientes de polarización. En el caso del transformador, este se produce a través de la toma central del secundario. puntes de Instrumentación Electrónica (0-0) º I.T.I. Electrónica 6

6 Ignacio Moreno elasco CONEXIÓN DE UN SLID IPOL UN SISTEM DE DQUISICIÓN DE DTOS CON LIMENTCIÓN UNIPOL El puente de Wheastone es exicitado con tensión 5 lo que provoca una tensión de modo común de 5. La salida del puente es de ± 0m de tensión diferencial máxima. El D6 elimina prácticamente la tensión de modo común y amplifica la señal en un factor 00 ( IN.0 k Ω). Tenemos por tanto un rango de señal de ±. esta tensión hay que añadir la tensión EF que está conectada a EF OUT del conversor /D (proporciona ). Por lo tanto el rango de salida del D6 es de ±. El D7776 es un conversor /D de 0 bits de canal con alimentación unipolar de 5. El rango de señal en la entrada IN es EFin ± EFin/. El DC proporciona un valor constante de mediante la patilla EF OUT. Conectando EF IN con EF OUT establecemos un offset de, quedando un rango de IN a ±. CONESO DE TENSIÓN DIFEENCIL COIENTE Comprobar el circuito, teniendo en cuenta que la función de transferencia del IN8 es o in ref puntes de Instrumentación Electrónica (0-0) º I.T.I. Electrónica 65

7 Ignacio Moreno elasco Dependiendo del operacional que seleccionemos, la corriente de polarización I producirá un error en la medida POPUESTO: Calcular el circuito y el error mencionado para que una entrada IN ± 50 µ produzca una corriente de ± m MPLIFICCIÓN DE LS ENTDS DE UN TJET DE DQUISICIÓN DE DTOS. Especificaciones del amplificador de ganancia programable de las tarjetas de adquisición de datos National Instruments NI-60, NI-60: Observar la diferencia en la impedancia de entrada cuando el amplificador está alimentado y cuando no. puntes de Instrumentación Electrónica (0-0) º I.T.I. Electrónica 66

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