Computadoras con software Multisim

1. OBJETIVOS:

• Analizar el funcionamiento del amplificador de instrumentación.
• Interpretar las características de un amplificador de instrumentación discreto ideal y real
• Interpretar las características de un amplificador de instrumentación monolítico

1. MARCO TEÓRICO:

[COMPLETAR]

1. MATERIALES Y EQUIPOS

• Computadoras con software Multisim

1. DESARROLLO.

Tenga en cuenta lo siguiente:

• Las respuestas deben ser hechas en un marco como el que se muestra a continuación:

4.1 PARTE 1: El amplificador de instrumentación discreto ideal.

En Multisim, construya el circuito de la figura 1:

[pic 1]

Figura 1

• Nota: los operacionales son ideales de 5 terminales.
• Según el circuito de la figura 1, determine teóricamente los valores de:

• La ganancia en modo diferencial.
• La ganancia en modo común
• La RRMC

1. Procedimiento para hallar la ganancia en modo diferencial en forma práctica:

1. Determine valores diferentes para las entradas, por ejemplo, fije los siguientes valores para las entradas:

          y          [pic 2][pic 3]

1. Muestre en forma adecuada en el osciloscopio las dos señales de entrada y la señal de salida

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

1. Utilizando los datos anteriores, calcule la ganancia en modo diferencial

[pic 8][pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

1. Repita el procedimiento especificado en a), b) y c) modificando los valores de la resistencia de ganancia (R7) cercanos al 0% y al 100%
2. Saque conclusiones

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

Con las variaciones realizadas en la simulación se pudo observar que la ganancia del amplificador incrementaba, de tal forma que se amplificaba la salida pero se llegaba a un punto en donde el sistema se saturaba distorsionando la señal resultante de la diferencia de las señales de entrada

1. Procedimiento para hallar la ganancia en modo común en forma práctica:

1. Determine valores iguales para las entradas. Por ejemplo, puede usar una sola fuente de señal conectada a las dos entradas o fijar valores iguales para cada generador de señal en el circuito de la figura 1
2. Muestre en forma adecuada en el osciloscopio las dos señales de entrada y la señal de salida y preséntelo en el informe.

[pic 17]

1. Utilizando los datos anteriores, calcule la ganancia en modo común.

[pic 18]

[pic 19]

1. Repita el procedimiento especificado en a), b) y c) modificando los valores de la resistencia de ganancia (R7) cercanos al 0% y al 100%.

[pic 20]

[pic 21]

1. Saque conclusiones

[pic 22]

Con las variaciones realizadas en la simulación se pudo observar que la ganancia del amplificador no incrementaba casi nada, esto debido a que se trata de una señal que prácticamente es cero.

1. Procedimiento para hallar la RRMC:

1. Con los resultados de los puntos 4.1.1 y 4.1.2 calcule el valor de la RRMC
2. Saque conclusiones.

[pic 23]

[pic 24]

Esto resulta lo esperado porque estamos hablando de un amplificador ideal

1. Procedimiento para hallar la curva de transferencia de la señal en DC:

1. Desconecte el generador XFG2 del circuito y conecte la entrada no inversora del operacional U2 a tierra como lo muestra la figura 2:

[pic 25]

Figura 2

Para las simulaciones, es necesario conocer el número de nodo que el programa les asigna. Para mostrar el número del nodo, haga click derecho sobre la línea cercana a los nodos de entrada y salida y en Propiedades seleccione Mostrar nombre de nodo. En la figura 2, los nodos que se muestran son el 3 y el 8.

1. Para hallar la curva de transferencia DC, en la barra de menús elija: Simular  →  Análisis  →  Barrido de CD:

[pic 26]

Figura 3

1. Para definir la variable de entrada, en la ventana Parámetros de análisis que aparece, hay que cambiar el filtro accediendo a dicho botón y marcando todas las opciones:

[pic 27]

Figura 4

1. A continuación, en el desplegable de la Fuente, elija vfgen_src_positive:xfg1 tal como lo muestra la figura 5:

[pic 28]

Figura 5

1. También configure los valores de la señal de entrada tal como lo muestra la figura 6:

[pic 29]

Figura 6

1. Para seleccionar la variable de salida, acceda a la pestaña Salida, del campo Variables en el circuito elija V(3) y haga click en el botón Agregar:

[pic 30]

Figura 7

1. Para hallar la curva característica de transferencia CD seleccione el botón Simular.
2. Muestre lo obtenido e interprete los resultados.

1. Procedimiento para hallar la respuesta en frecuencia:

1. El procedimiento es similar al anterior pero en este caso la simulación se hace eligiendo Análisis en AC del menú Simular  →  Análisis.
2. En la ventana que aparece, en la pestaña Parámetros de frecuencia, seleccione las opciones y valores que se muestran en la figura 8:

[pic 31]

Figura 8

1. En la pestaña Salida, agregue el nodo 3, como lo muestra la figura 9:

[pic 32]

Figura 9

1. Para hallar la respuesta en frecuencia seleccione el botón Simular.
2. Muestre lo obtenido e interprete los resultados

1. Procedimiento para calcular Rg de acuerdo a una ganancia predeterminada.

1. Por fórmula, calcule el valor de la resistencia de ganancia a fin de obtener una ganancia de modo diferencial igual a 200.
2. En el circuito, haga las modificaciones respectivas, muestre los resultados obtenidos en el osciloscopio y calcule la ganancia del circuito.
3. Encuentre el error y comente los resultados

4.2 PARTE 2: El amplificador de instrumentación discreto real:

Tomando como base el circuito del amplificador de instrumentación ideal de la figura 1, cambie los amplificadores operacionales ideales por operacionales reales y comerciales. Para este caso, desarrolle todo lo especificado en la parte 1.

Nota importante:

Cuando se trata de analizar casos reales, es preferible definir todos los aspectos lo más cercanos posible a la realidad, como es el caso de las fuentes de alimentación. A continuación se muestra como efectuar conexiones reales de fuentes de alimentación en forma “virtual”.

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