Práctica No. 3 Amplificador de Instrumentación

Sensores y Transductores 2010
F. Hugo Ramírez Leyva
Práctica No. 3 Amplificador de Instrumentación
Objetivos.
¾ Comprobar las configuraciones típicas del amplificador de instrumentación
¾ Obtener el voltaje de ofset del arreglo
¾ Probarlo a pequeña señal de DC y AC.
Material y equipo requerido.
• Fuentes de Voltaje y Multímetro
•4 Amplificador operacional LM741.
Teoría
El amplificador de instrumentación es usado para amplificar señales que no tienen una
referencia con respecto a tierra como es el caso de la salida del puente de Wheatstone o un
termopar. Por su uso en el mercado existen varios amplificadores de este tipo como el AD620. Sin
emabargo en esta práctica se va a armar en forma discreta para verificar su funcionamiento en el
laboratorio, amplificando señales de DC y AC.
Procedimiento.
1.
2.
3.
4.
Analizar el circuito de la figura 1 y determinar teóricamente el voltaje de salida.
Simular el circuito y comprobar las similitudes y diferencias con lo obtenido en el punto anterior
¿Cuánto es la ganancia de voltaje teórico y simulado?.
Armar el circuito de la figura 1 y hacer los ajustes necesarios para que se tenga el voltaje de
salida esperado.
R1
4
1
5
2
10k
U2
4
1
5
6
3
2
6
1k
7
R6
R2
UA741
3
Vo
7
100
UA741
+12
12V
-12
-12
+12
+12
U1
R5
V1
40k
+12
-2.35
10k
V2
U3
4
1
5
12V
Volts
-12
R7
R3
1k
2
6
3
R4
7
40k
+12
-12
UA741
Figura 1. Amplificador de instrumentación básico
5. Una vez que funcione el punto anterior armar el circuito de la figura 2:
a. ¿Cuánto es el voltaje de salida teórico, simulado y el real?. Explicar porque la diferencia
1
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F. Hugo Ramírez Leyva
R14
-12
+12
-12
40k
U4
4
1
5
R10
2
10k
U6
4
1
5
6
3
R12
7
6
3
Vo
7
UA741
?
2
1k
+12
UA741
+12
+0.03
Volts
-12
R11
10k
R13
4
1
5
U5
1k
2
R15
6
3
7
40k
+12
UA741
Figura 2. Amplificador de instrumentación básico con entrada igual
6. Obtener teóricamente y con simulaciones el voltaje de salida del circuito de la figura 3. Los
datos de la fuente de voltaje senoidal son:
a. 1V de voltaje de pico
b. 100Hz de frecuencia.
7. Armar el circuito de la figura 3 con entrada proveniente del generador de funciones y conectar el
osciloscopio en la entrada y la salida. La configuración del generador es la misma que en el
punto anterior.
R14
-12
-12
40k
4
1
5
U4
2
R30
U6
4
1
5
6
3
R12
UA741
6
3
D
UA741
+12
+12
VA=1V
FREQ=100Hz
B
-12
VSINE
10k
A
C
7
R31
V3
Vo
2
1k
7
100
4
1
5
U5
1k
2
6
3
R13
R15
7
40k
+12
UA741
Figura 3. Amplificador de instrumentación básico con entrada senoidal
8. Analizar el circuito de la figura 4 y determinar teóricamente el voltaje de salida.
2
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-12
9. Simular el circuito y comprobar las similitudes y diferencias con lo obtenido en el punto anterior
10. ¿Cuánto es la ganancia de voltaje teórico y simulado?.
11. Armar el circuito de la figura 4 y hacer los ajustes necesarios para que se tenga el voltaje de
salida esperado.
4
1
5
+12
U4
2
7
R8(2)
V=6.02913
1k
1k
+12
10k
U6
U6(OP)
V=-2.44452
R9
2
R16
6
3
50
Vo
7
100
R9(1)
V=5.96943
4
1
5
12V
R12
1k
R15
UA741
R8
V1
R11
-12
+12
6
3
UA741
R17(2)
V=5.97025
12V
R13
-12
R10
10k
1k
R17
U5
Volts
R14
1k
4
1
5
-2.44
+12
V2
1k
2
6
7
-12
3
+12
UA741
Figura 4. Amplificador de instrumentación mejorado
-1
12. Una vez que funcione el punto anterior armar el circuito de la figura 5:
a. ¿Cuánto es el voltaje de salida teórico, simulado y el real?. Explicar porque la diferencia
4
1
5
U1
2
7
R25
R28
1k
1k
R22
UA741
1k
+12
R20
-12
R20(2)
V=5.99928
+12
6
3
10k
U3
R21(2)
V=5.99928
4
1
5
U3(OP)
V=0.001
2
R23
6
3
Vo
7
50
UA741
R24(2)
V=6.00009
R26
+0.00
+12
-12
R21
10k
4
1
5
U2
2
R24
1k
Volts
1k
R27
1k
6
7
3
+12
UA741
Figura 5. Amplificador de instrumentación mejorado con entrada igual
3
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F. Hugo Ramírez Leyva
13. Obtener teóricamente y con simulaciones el voltaje de salida del circuito de la figura 6. Los
datos de la fuente de voltaje senoidal son:
a. 1V de voltaje de pico
b. 100Hz de frecuencia.
-12
14. Armar el circuito de la figura 6 con entrada proveniente del generador de funciones y conectar el
osciloscopio en la entrada y la salida. La configuración del generador es la misma que en el
punto anterior.
4
1
5
U7
2
6
7
3
R35
R38
1k
1k
R32
UA741
+12
-12
1k
R30
4
1
5
U9
100
2
R33
7
10k
Vo
UA741
-12
R36
4
1
5
U8
R34
1k
2
(A)
(B)
A
B
R34(2)
VA=1V
FREQ=100Hz
C
+12
V3
VSINE
6
3
50
R31
1k
D
R37
1k
6
7
3
+12
UA741
Figura 6. Amplificador de instrumentación mejorado con entrada senoidal
Reporte.
El reporte de la práctica deberá tener los siguientes puntos.
Objetivos, Introducción teórica (Breve y concisa), Procedimiento, Resultados, Conclusiones, Bibliografía.
Además, todas las figuras y tablas que pongan deberán tener pie de figura con texto y hacer referencia a
ellas en el texto.
Es impórtate que anoten el modelo, número de serie y marca de
todos los instrumentos que usen y lo pongan en el reporte.
4