Circuitos com amplificadores

Circuitos com amplificadores

(Parte 1 de 3)

3 - Amplificadores de Instrumentação e de Isolamento

3.1- Amplificador diferencial 3.2- Amplificador de instrumentação 3.3- Amplificador em ponte 3.4- Amplificador de isolamento

3.1 - Amplificador diferencial

O amplificador diferencial pode amplificar uma pequena diferença de tensão entre sinais, aos quais está associada uma componente de modo comum de amplitude significativa. O esquema base consiste na montagem subtractora a seguir representada:

+Vcc, -Vcc: +15/-15 Volt

+Vcc

-Vcc

V mR mR R

V m m V

V mRI V mR V V

mV m V mV m m m V m V V

I

m - ganho diferencial (depende apenas do valor relativo das resistências)

A utilização da montagem anterior requer com frequência uma calibração com vista a cancelar erros de “offset” e garantir a minimização do ganho de modo comum. Um possível procedimento de calibração consiste em aplicar na entrada do circuito, abaixo representado, uma tensão (VI) sinusoidal, com 10 Volt pico a pico e ajustar RV até se obter uma tensão mínima (idealmente nula) na saída.

-X1

+Vcc, -Vcc: +15/-15 Volt

+Vcc

-Vcc mR R L

R´+R =mR V

A grande vantagem na utilização desta montagem reside no facto de ela amplificar o sinal de entrada em modo diferencial, podendo rejeitar tensões de modo comum que podem ter amplitudes bastante superiores à componente diferencial que se pretende amplificar.

Sempre que se utiliza amplificadores com entrada simples a tensão de ruído, entre as massas do amplificador e da fonte de sinal encontram-se em série com a tensão que se pretende amplificar, sendo o ganho se amplificação igual para o sinal e para o ruído. A utilização duma

-X1

+Vcc, -Vcc: +15/-15 Volt

+Vcc

-Vcc

No caso de se utilizar um amplificador diferencial a tensão de ruído (Vn) é uma tensão de modo comum sendo o seu ganho de amplificação muito reduzido (teoricamente nulo e na prática proporcional ao CMRR do AMPOP utilizado).

3.2 - Amplificador de instrumentação

O amplificador de instrumentação, abaixo representado, é constituído por 3 Ampops e 7 resistências. A resistência variável (R’) permite anular erros de “offset”. O ganho da montagem é ajustado por alteração do valor de uma única resistência, geralmente seleccionada por ligadores (“straps”) exteriores ao circuito integrado monolítico que constitui o amplificador.

-X2

+Vcc

-X1

+Vcc

-Vcc aR R

-X3

+Vcc

-Vcc

Caso se pretenda que a tensão de saída seja referenciada a um potencial, Vref, diferente de zero, basta colocar em série com R´ (ponto A), um circuito do seguinte tipo (seguidor de tensão):

-X1

+Vcc

-Vcc

V RefR

Relativamente ao amplificador diferencial o circuito abaixo representado (A.I.-

Amplificador de Instrumentação), apresenta uma impedância de entrada mais elevada (teoricamente infinita) e uma grande facilidade de ajuste de ganho. Para que seja possível interligar na sua saída cargas com um terminal ligado à massa (não flutuantes) teremos que associar a esta montagem um circuito subtractor.

-X2

V o

+Vcc -Vcc R

-X1

+Vcc

-Vcc aR R

Análise do circuito: V E V E

,

Desdobrando a tripa igualdade e resolvendo em ordem a V01 e V02, obtem-se:

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