Práctica 9. Amplificador de instrumentación

INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA
ÁREA DE ELECTRÓNICA
PRÁCTICA
9.
Amplificadores
de
instrumentación
integrados. El amplificador de instrumentación AD623.
Montaje práctico y Simulación del circuito
Sumario: Características y funcionamiento en alterna y continua. Parámetros para su elección.
Aplicaciones . Resultados. Ejemplo práctico.
9.1.- Objetivos
Un amplificador de instrumentación es un dispositivo electrónico capaz de lograr
amplificaciones importantes, con muy bajo ruido, con alimentación simple o doble, baja
deriva térmica, bajo consumo y variación de la salida hasta los límites de la alimentación, es
decir sin caída en la salida.
9.2.- Características técnicas
El AD623 es un amplificador diferencial de Analog Devices y está concebido para
trabajar en equipos portátiles y autónomos. Su disposición de patas es la estándar del mercado
para este tipo de amplificadores, lo que permite que actúe como sustituto directo y mejorado
de gran cantidad de dispositivos de menores prestaciones.
.
Fig. 1. Diagrama esquemático del AD623.
La tensión de alimentación puede variar entre +3 y +12 V para el caso de alimentación simple
y ±2,5 a ±6 V para la alimentación dual.
La ganancia se fija con una sola resistencia. Sin resistencia externa, la ganancia es unitaria.
Las excepcionales características se basan en la configuración de tres operacionales mejorada:
Fig. 2. Diagrama esquemático simplificado.
Profesores: Juan José González de la Rosa. Manuel Sanmartín de la Jara.
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Las entradas se aplican a transistores PNP que actúan como buffers de tensión y
proveen una señal de modo común a los amplificadores de entrada. Los resistores apareados
de 50 kΩ en la realimentación de los amplificadores permite la programación de la ganancia,
que vale:
donde se puede ver que la no conexión de un resistor externo (RG → ∞) lleva la ganancia a
ser unitaria.
En este capítulo se pretende que el alumno, tras la explicaciones del profesor de prácticas,
describa las funciones de componente desde el punto de vista de su aplicación.
Esencialmente se describirán las funciones de operación descritas como objetivos .
9.3.- Parámetros para su elección .
Como veremos, los parámetros eléctricos son excepcionales y permiten una comparación con
los amplificadores del mismo rango de prestaciones a un costo menor.
• Salida. Entrada de referencia.
La entrada (que puede ser single-ended, conectando alguna de las entradas a tierra o bien
diferencial), es amplificada por la ganancia programada. La señal de salida es la diferencia
entre la señal amplificada y la tensión aplicada sobre la entrada de referencia. Esta última es
sumamente útil cuando la carga no comparta la tierra con el resto del sistema.
Aunque parezca una perogrullada, es posible tener una salida referida a tierra, conectando
REF a tierra.
•
Rechazo de modo común.
Ganancia
Zumbido
Inducido
Tensión de
salida
10
100 mV
10 µV
100
100 mV
31,6 µV
1000
100 mV
316 µV
Tabla 1. Rechazo de modo común en función de la ganancia.
En la tabla anterior se puede observar el muy alto rechazo de modo común (>90 dB) que
oscila entre los 100 y 110 dB y que es de 7 a 20 veces mejor que para otros amplificadores de
mismo tipo.
• Errores.
El error de corrimiento se debe al desapareamiento que existe entre las tensiones base-emisor
de los transistores en configuraciones simétricas. Existen dos tipos de errores de corrimiento.
Los de la salida referida a la entrada (importantes en bajas amplificaciones) y los debidos a la
entrada pero referidos a la salida (importantes con amplificaciones importantes).
Las especificaciones típicas son:
Tensión de offset: < 200 µV.
Corrimiento (drift): < 2 µV/°C.
Profesores: Juan José González de la Rosa. Manuel Sanmartín de la Jara.
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Corriente de polarización: < 25 nA.
9.4 Aplicaciones
Fig. 3. Conexionado real con doble y simple alimentación.
En la Fig. 3 se observa la simplicidad de su montaje. La conexión del resistor RG (o más
exactamente la impedancia conectada entre las patas 1 y 8), permite fijar la ganancia del
circuito.
Este amplificador esta recomendado para:
1. Aplicaciones electromédicas de bajo consumo.
2. Interfaz con transductores. Permite operar con termopares, termistores y
puentes.
3. Control de procesos industriales (prestaciones y rango de temperatura para las
mismas).
4. Amplificadores diferenciales.
5. Adquisición de datos en bajo consumo (1,5 mW a 3 V. De alimentación).
9.5. Resultados
En esta práctica deben comprobarse los datos técnicos del componente en cuestión .
Para ello deberá idear el banco de prueba más adecuado para cada experiencia en cuya
composición deberán de intervenir
los instrumentos utilizados en las prácticas 1-8,
justificando su elección.
Trace las tablas resumen de mediciones con los instrumentos utilizados así como la
predisposición de los mismos .
9.6 Simulación práctica
Utilizando como
confeccionar
mediante
base el diagrama esquemático simplificado de la figura 2,
el
simulador
Electronics
Workbench
el
instrumentación referenciado.
Profesores: Juan José González de la Rosa. Manuel Sanmartín de la Jara.
amplificador
de