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Instituto Tecnolgico de Celaya
Departamento de Ingeniera Mecatrnica Instrumentacin
Amplificadores
Rico Arellano Mariel Santoyo Cruz Karina
RESUMEN En este pequeo texto se mostrarn algunos de los
amplificadores que existen, es decir sus circuitos y se hablar ms a
fondo del amplificador de instrumentacin que es una combinacin de
varios amplificadores. PALABRAS CLAVE Amplificador, circuito,
ganancia, integrado, resistencia. INTRODUCCIN El amplificador se
trata de un dispositivo electrnico (normalmente se presenta como
circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida
es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G)
(ganancia): Vout = G*(V+ V) el ms conocido y comnmente aplicado es
el UA741 o LM741. El primer amplificador operacional monoltico, que
data de los aos 1960, fue el Fairchild A702 (1964), diseado por Bob
Widlar. Le sigui el Fairchild A709 (1965), tambin de Widlar, y que
constituy un gran xito comercial. Ms tarde sera sustituido por el
popular Fairchild A741 (1968), de David Fullagar, y fabricado por
numerosas empresas, basado en tecnologa bipolar. DESARROLLO A
continuacin se mostrarn algunos circuitos y simulaciones
caractersticas de los amplificadores, pero se explicar de manera
detallada el amplificador Integrador, es decir se mostrarn algunos
clculos para poder determinar la ganancia. Algunos de los
amplificadores son los siguientes:
Circuito Amplificador inversor
Circuito Amplificador no inversor
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Circuito sumador inversor
Circuito Restador
Buffer o impulsor
Circuito Diferenciador
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Filtro pasa bajas
Filtro pasa altas
Circuito integrador
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Como se ve el amplificador de instrumentacin es un amplificador
diferencial, cuya ganancia puede establecerse de forma muy precisa
y que ha sido optimizado para que opere de acuerdo a sus propias
especificaciones an en un entorno hostil. Es un elemento esencial
de los sistemas de medida, en los que se ensambla como un bloque
funcional que ofrece caractersticas funcionales propias e
independientes de los restantes elementos con los que interacciona.
Estos circuitos amplifican la diferencia entre dos seales de
entrada y rechazan cualquier seal que sea comn a ambas seales.
Estos circuitos se utilizan principalmente para amplificar seales
diferenciales muy pequeas en muchos procesos industriales, medicin,
adquisicin de datos y aplicaciones mdicas. Ante las exigencias de
medida que imponen los sensores, estos circuitos deben cumplir unos
requisitos generales:
-Ganancia: seleccionable, estable y lineal.
-Entrada diferencial: con CMMR alto. -Error despreciable debido
a las corrientes y tensiones de offset. -Impedancia de entrada
alta. -Impedancia de salida baja.
Funcionamiento La configuracin ms utilizada como amplificador de
instrumentacin, est constituida por tres amplificadores
operacionales y se suele dividir en dos etapas principales: Etapa
pre-amplificacin y Etapa diferencial.
Para el anlisis del Circuito de Instrumentacin, se va a utilizar
el siguiente circuito:
Etapa Pre-Amplificacin Aumenta la impedancia de entrada del
conjunto. Gracias a su configuracin no inversora, iguala la
impedancia del circuito a la del A.O. Suelen utilizarse
operacionales con entradas basadas en FET, para conseguir bajas
corrientes de polarizacin. A continuacin, se va a proceder al
anlisis de esta parte del circuito.
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Suponiendo que los amplificadores operacionales son ideales, se
obtienen las siguientes expresiones:
Teniendo eso en cuenta, se obtienen las ecuaciones de las
siguientes corrientes:
Puesto que el amplificador operacional no extrae ninguna
corriente y aplicando las leyes de Kirchoff para las
corrientes:
Por lo tanto:
Restando VA y VB y simplificando:
Etapa Diferencial Esta parte del circuito es un circuito
diferencial.
A continuacin, se va a proceder al anlisis de esta parte del
circuito. Aplicando las leyes de Kirchoff, se obtienen las
expresiones de las siguientes corrientes:
Suponiendo que el amplificador operacional es ideal, se obtiene
la siguiente expresin:
Sustituyendo V3- por V3+ en las ecuaciones anteriores:
Puesto que el amplificador operacional no extrae ninguna
corriente y aplicando las leyes de Kirchoff para las
corrientes:
Por tanto:
Sustituyendo V3+ en la expresin de Vout:
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Por ltimo, se sustituye la expresin (VB-VA) conseguida en la
etapa pre-amplificadora en la ecuacin anterior:
Se puede observar que con RG se puede ajustar la ganancia. An
as, hay que tener en cuenta que el ajuste no es lineal, ya que RG
est en el denominador.
CONCLUSIN El anlisis previo de las ecuaciones analizadas por
medio de las leyes de Kirchoff ayuda al comprendimiento del cmo
obtener una ganancia especfica dependiendo de cul sea la apropiada
en cada caso que se aplique, adems de que con ello es posible
adaptarlo en otros sistemas instrumentados. REFERENCIAS [1]
https://bloginstrukarime.wordpress.com/2013/04/09/amplificador-de-instrumentacion/
[2]
ftp://ftp.ehu.es/cidira/dptos/depjt/Instrumentacion/BK-ANGEL/04_Amplificadores_Instrumentaci%F3n/Amplificadores%20de%20Instrumentaci%F3n(doc).PDF
https://bloginstrukarime.wordpress.com/2013/04/09/amplificador-de-instrumentacion/https://bloginstrukarime.wordpress.com/2013/04/09/amplificador-de-instrumentacion/https://bloginstrukarime.wordpress.com/2013/04/09/amplificador-de-instrumentacion/