El Amplificador Operacional V: El Amplificador de Instrumentación

Comenzamos con el quinto articulo de AO, como dijimos en el anterior, explicando el fenómeno del modo común de los AO, que no es mas que otro producto de su no idealidad, ocasionado por no tener una estructura interna totalmente simétrica.

Este fenómeno esta relacionado con un parámetro llamado CMRR (Factor de rechazo en modo común): Cuando un AO está configurado por ejemplo en inversor, si el voltaje de la entrada inversora es igual que el de la entrada no inversora, el voltaje en la salida debería ser 0. Pero en la realidad nunca es así, siempre hay una pequeña señal.

¿Pero porque sucede esto? Veamos lo con mas detenimiento:

captura

Este sería el modelo real, si conectamos las dos entradas a tierra, como podemos ver, ahí una fuente común a las dos entradas, generada por el ruido y las interferencias que les llegan y que suponemos iguales en ambas. Aun así si analizamos que sucede, en las dos entradas tendríamos la misma señal y su diferencia sería cero, por tanto la salida sería cero, pero esto no ocurre así, la salida nunca da cero. Y hay otra hecho que puede ser interesante de mencionar, si aumenta MC, es decir el ruido y las interferencias, la señal obtenida en la salida también lo hará.

Con lo que podemos suponer que existe una ganancia en modo común, que se adiccionará a la salida del AO en todos los casos, de manera que si tenemos una configuración diferencial de nuestro dispositivo:

captura

La fórmula real de nuestro dispositivo será:

captura

Es aquí donde entra en juego el parámetro del CMRR, como el cociente entre la ganancia diferencial y la ganancia en modo común, ya que cuanto mayor sea este parámetro la salida estará menos influencia por las tensiones comunes en la entrada (Ruido e interferencias). También debemos saber que su valor se expresa en dB:

captura

Una vez dicho, es el momento de explicar el amplificador operacional de instrumentación,  aunque su nombre pueda sugerir que es un único AO, en realidad es una configuración que se compone de tres de estos normalmente, para obtener tres ventajas fundamentales: Una muy elevada resistencia de entrada, un CMRR muy elevado y un ganancia elevada.

captura

La resistencias con el mismo nombre son de igual valor, también ahí que resaltar, que esta configuración no la podemos hacer de forma casera, es decir, no podemos coger tres AO, y tres pares de resistencias iguales y una RG y montarla y esperar que funcione, ya que para que esto funcione correctamente necesitamos que el montaje  sea simétrico, y los pares de resistencias sean totalmente iguales, el tamaño y longitud de las pistas etc.

Dicho esto vamos a pasar al análisis del circuito para ello dividiremos el circuito en dos porciones:

captura

Empezaremos analizando al primera parte del circuito, para ello utilizaremos simplemente el método y teorema de tierras virtuales como vimos en tutoriales anteriores:

captura

Ahora debemos analizar la parte diferencial del circuito:

captura

captura

Ya solo queda sustituir con lo que obtuvimos en el análisis de la primera etapa quedándonos:

captura

Ya hemos hecho pues el análisis del amplificador de instrumentación. Con esto finalizamos este tutorial. Próximamente publicaremos un proyecto en el que haremos un sensor de temperatura, ahí veremos el uso práctico de estos AO, así como otras cuestiones de la instrumentación. Hasta otra.

Be the first to comment on "El Amplificador Operacional V: El Amplificador de Instrumentación"

Deja un comentario.

Tu dirección de correo no será publicada.


*


*