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. INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA ÁREA DE ELECTRÓNICA 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. INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA ÁREA DE ELECTRÓNICA 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