1 Estudio de un Amplificador Instrumental De 2 Amplificadores Operacionales. “Amplificadores Instrumentales” Por: Edgar Loján 
Estudio de un Amplificador Instrumental de 2 Opamps Edgar Lojan ® 2007-2008 1 Instrumentación “AMPLIFICADORES INSTRUMENTALES” Estudio de un Amplificador Instrumental de 2 opamps. Abstract: This article deals about the study of an Instrumentation Amplifier (in-amps) of two operational amplifiers. This study include three steps, the first step is the calculation of the gain and the resistors values for its later design. The second step is the simulation that was developed in PROTEL 99 SE ®, and the third step is the development of a virtual instrument (VI), using the graphical programming language LabVieW 7.1 Student Version TM, for the measuring of the necessary parameters. With these steps a contrast of results will be made. By: Edgar Lojan; Introducción En muchas ocasiones los circuitos analógicos se precisan para medir señales muy débiles y para resolver éste problema se utiliza el amplificador diferencial, el cual amplifica la diferencia de dos señales con una ganancia, relativamente, elevada y también tiene la propiedad de rechazar ó atenuar la señal que es común en ambas entradas. En este presente artículo se va ha realizar un estudio de un amplificador instrumental (in-amps) de dos amplificadores operacionales (opamps). Primero se tendrá que realizar un cálculo para obtener la ganancia que se desee, en este caso 30, y los valores de los resistores necesarios para obtener dicha ganancia. Se procederá a realizar la simulación y medidas usando PROTEL 99 SE ®. Después de esto se medirá la señal real utilizando un Instrumento Virtual, desarrollado en LabVieW 7.1 Student Version TM. Al final se realizará un contraste de los resultados obtenidos de la simulación y de las mediciones prácticas. Sistemas Diferenciales ó Flotantes. Un sistema diferencial amplifica la resta de dos señales, por ejemplo si se tiene la señal S1 y S2, como en el caso de la figura 1, se obtendrá el siguiente voltaje de salida: VOUT = G(S1 – S2) Ec1.- Ecuación de salida para un sistema diferencial. SD S1 S2 Ref Figura 1.- Representación de un sistema diferencial. Vout 
CMRRdB = 20•log? GMC = CMRR = Gd? MC ? Estudio de un Amplificador Instrumental de 2 Opamps Edgar Lojan ® 2007-2008 2 Las ventajas que se obtiene al utilizar este tipo de sistema son: Rechazar al “ruido analógico” presente en las entradas del sistema, lo que quiere decir que si en las entradas de un sistema diferencial existe presencia de ruido, la salida neta (VoutRUIDO) es idealmente cero. Interconexión directa de Fuentes Flotantes. Factor de rechazo de “Modo Común” Modo Común Se dice que un sistema diferencial se conecta en modo común cuando sus entradas (S1 y S2) están al mismo potencial, ó en presencia de ruido analógico (ver figura 3). Factor de rechazo al Modo Común. Más conocido como CMRR “Common Mode Rejection Ratio”, mide la tendencia de rechazo de la señal común a las entradas de S1 y S2. Idealmente la salida del amplificador diferencial seria 0 (Vout=0), pero en la práctica la salida del amplificador diferencial es casi cero, Vout˜0. Las causas para que se produzca ésta diferencia, es la asimetría del sistema diferencial. Como se ilustra en la figura 2, modelando el sistema diferencial se tiene que las resistencias ZMC del pin (+), es diferente de la resistencia ZMC del pin (-), lo que produce que haya diferentes caídas de tensión provocando que la salida sea diferente de cero. Figura 2.- Modelado del sistema diferencial. El CMRR se define matemáticamente como: ? V ? ?Vout ? Ec2.- Definición matemática del CMRR. Donde: Gd Instrumentación Ganancia Diferencial: es el factor de amplificación del sistema diferencial cuando S1?S2. Vout S1 – S2 Gd = Ec3.- Ganancia diferencial. Normalmente éste valor es un número grande, porque S1 y S2 son pequeños. VMC es el voltaje en modo común presente en las entradas del amplificador. Vout es el voltaje de salida presente a la salida del amplificador cuando la señal de entrada esta en modo común. El término CMRR es una expresión logarítmica de rechazo al modo común que se expresa matemáticamente como: ? Ganancia Diferencial ? ? ?Ganancia de Modo Común? Ec4.- Ecuación para hallar el CMRR. Donde la: Ganancia de Modo Común: es el factor de amplificación cuando el Sistema Diferencial está en modo Común (Ruido Común en las entradas). Véase figura 3. La definición matemática es la ecuación 5. RuidoOUT RuidoIN 2 Ec5.- Ganancia de Modo Común. El valor de la GMC debe ser un número pequeño, ya que en este caso S1˜S2. Normalmente este número oscila entre los 10-6 a los 10-12. Se puede decir entonces que la GD es mucho mayor que la GMC (GD>>>>GMC). Debido a esto el CMRR va ha ser un número grande, por lo que se expresa el CMRR en dB. Figura 3.- GMC (ruido común en las entradas). 
= ?30-1- ? ?30-1- ? VOUT =(S1 -S2)? ?2 ?+Vref G = = 2 + +1 Estudio de un Amplificador Instrumental de 2 Opamps Edgar Lojan ® 2007-2008 3 Instrumentación Para que un amplificador instrumental
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