Amplificador de instrumentación.

 

Tomada de:https://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_de_instrumentaci%C3%B3n

¿Alguna vez te has preguntado cómo los dispositivos electrónicos pueden amplificar y medir señales eléctricas minúsculas, incluso en entornos ruidosos? La respuesta a este enigma se encuentra en un sistema llamado "amplificador de instrumentación". Los amplificadores de instrumentación son dispositivos especializados que desempeñan un papel fundamental en la medición precisa y confiable de señales débiles en una amplia gama de aplicaciones. Ya sea en la monitorización médica, la instrumentación científica o la adquisición de datos, estos increíbles dispositivos actúan como los "oídos" de los sistemas de medición, amplificando y filtrando las señales eléctricas de interés mientras eliminan el ruido no deseado. En esta introducción, descubriremos el fascinante mundo de los amplificadores de instrumentación, explorando su funcionamiento y sus aplicaciones. 

El amplificador de instrumentación desempeña un papel crucial en la instrumentación electrónica debido a su capacidad para mejorar y optimizar las mediciones de señales débiles en presencia de ruido y perturbaciones. Dichos amplificadores deben cumplir con determinadas funciones, que son:

Amplificación diferencial: El amplificador de instrumentación proporciona una amplificación diferencial de la señal de entrada. Esto significa que amplifica la diferencia de voltaje entre dos entradas y rechaza el ruido y las señales comunes que son iguales en ambas entradas. Al amplificar solo la diferencia, mejora la relación señal-ruido y aumenta la sensibilidad y precisión de la medición.

 

Rechazo al modo común: El amplificador de instrumentación tiene una excelente capacidad para rechazar el ruido común que afecta por igual a ambas entradas. Esto es especialmente útil en entornos donde las señales de interés son pequeñas en comparación con el ruido de fondo. Al eliminar el ruido no deseado, el amplificador mejora la calidad y la precisión de las mediciones.

Ganancia ajustable: El amplificador de instrumentación permite ajustar la ganancia según las necesidades específicas de la aplicación. Esto es útil para adaptar la señal de entrada al rango de salida requerido, lo que facilita la visualización y el procesamiento posterior de la señal.

Alta impedancia de entrada: El amplificador de instrumentación generalmente tiene una alta impedancia de entrada, lo que significa que tiene una carga mínima en el circuito o sensor al que se conecta. Esto es esencial para minimizar la carga en la señal de entrada, evitando así la degradación de la señal y garantizando mediciones precisas.

Baja impedancia de salida: El amplificador de instrumentación también tiene una baja impedancia de salida, lo que le permite conducir cargas de manera efectiva sin degradar la señal amplificada. Esto es útil cuando se requiere una conexión a un dispositivo de visualización, registro o procesamiento de señales.

Baja deriva, alta precisión: Los amplificadores de instrumentación suelen tener una baja deriva en el tiempo, lo que significa que mantienen una alta precisión en las mediciones a lo largo del tiempo. Esto es importante para obtener mediciones estables y confiables, especialmente en aplicaciones de largo plazo.

La importancia de este sistema se centra en que puede ser utilizado en diferentes ámbitos o campos de estudio, tales como:

Construir un amplificador de instrumentación es sumamente sencillo con un juego de resistencias y tres amplificadores operacionales, primero se construye la etapa de pre-amplificación (se amplifican ambas entradas) y luego la etapa diferencial (se restan las entradas).

Figura 1. Amplificador de instrumentación y sus etapas.

Tomada de: Martínez Baquero Javier E. (2023). Elementos de medición y control.

Si bien, la construcción de este amplificador es sencilla, existen encapsulados que internamente traen construidos el circuito de la figura 1. Algunos ejemplos de estos encapsulados son:

• INA 128
• INA 129

Figura 2. INA 128 Y 129.

Tomada de:  Martínez Baquero Javier E. (2023). Elementos de medición y control.

Datasheet: https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=Ina128%20datasheet&gclid=CjwKCAjwg-GjBhBnEiwAMUvNW_RNFqa-5E7A3t6p4gvp8I_aQM-lX1vnpw0YqHdDBPCA6ef59OnyCRoC32IQAvD_BwE

• AD 620

Figura 3. AD 620

Tomada de:  Martínez Baquero Javier E. (2023). Elementos de medición y control.

Datasheet: https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=AD620

Para ajustar la ganancia en la mayoría de estos encapsulados basta simplemente con variar el valor de la resistencia de ganancia (Rg de la figura 1), para así obtener la ganancia deseada.