Aquesta pràctica és una ampliació de l'anterior:  Amplificador diferencial amb AO , llavors es convenient fer en primer lloc dita pràctica anterior.

Aquest circuit permet aconseguir un amplificador diferencial amb una impedància d'entrada pràcticament infinita, de manera que no carrega el dispositiu sensor connectat a la seva entrada o bé alguna etapa prèvia que pugui haver-hi.  Això s'aconsegueix intercalant entre els terminals d'entrada i l'amplificador diferencial, circuits seguidors de tensió.

A més, com es veurà, també hi ha una millora del CMRR ja que a la primera etapa es pot aconseguir un guany en mode diferencial molt més gran que en mode comú. Aquest guany es pot variar actuant sobre una única resistència. L'esquemàtic bàsic s'indica a la fig. 1. 

Recordatori:

Considerant els AO com elements ideals, es compleix que els corrents per la resistència   R₁  i per les dues resistències   R₂   són iguals -raoneu-ho. Dient   i(t)   a aquest corrent es complirà -en les expressions que segueixen s'omet la dependència del temps de les variables a fi de simplificar la notació:

Si fem   v₁ = v₂ = v_c   aquesta tensió queda aplicada en mode comú a les dues entrades, i la (2) ens diu que s'anul·larà el corrent   i  . 

            Les  (1)  i  (3)  ens diuen que es complirà    v_1^' = v₁   i    v_2^' = v₂    la qual cosa ens diu que en mode comú aquesta primera etapa té un guany unitari.

            La (6) ens diu, que la presència de   R₁   i   R₂  fa que el  guany en mode diferencial sigui més gran que la unitat, i fent la   R₁  variable s'aconsegueix variar-lo actuant només sobre una única resistència.

            Fent també variable la   R₄   s'aconsegueix optimitzar el rebuig en mode comú.

            La tensió de sortida   v_o   valdrà:

           A la fig. 2 s'indica el circuit que s'emprarà. Igual que en la pràctica anterior, el transformador a l'entrada, amb una presa central en el secundari, ens permetrà simular la presència d'un senyal en mode comú, indesitjat, a rebutjar.

             A la fig. 3 s'indica la planificació del muntatge on es veu que s'utilitza una combinació de protoboards formada per   2   mòduls de nodes i   2   mòduls de línies d'alimentació, i a la fig. 4 una fotografia.  El transformador es col·loca, simplement, damunt de les protoboard.

            Relació de components:

            Les resistències fixes són de 0,25W de dissipació.  Els potenciòmetres són del tipus multivolta.

               Procediment:

             • Gireu totalment els visos dels dos potenciòmetres en sentit contrari al de les busques d'un rellotge, amb la qual cosa tindrem: 1) el valor de   R₁   serà màxim i, en conseqüència, el guany en mode diferencial:

que ens diu la (8) serà mínim, i  2) el rebuig en mode comú serà baix (raonar-ho). 

            • En base als valors nominals de les resistències, el guany   A_d   en aquestes condicions valdrà, aproximadament,   9,09 (calculeu-lo).

              • A l'oscil·loscopi seleccioneu una base de temps de  2ms/div  i una sensibilitat de  0,5V/div.  En el generador de funcions que proporciona el senyal   v_d   -el generador connectat al primari del transformador- seleccioneu forma d'ona sinusoïdal i una freqüència de  2kHz.  Engegueu únicament aquest generador i ajusteu el seu nivell de sortida de manera que a la pantalla de l'oscil·loscopi es vegi el senyal amb una amplitud aproximadament com la indicada a la fig. 5.

               • En el generador de funcions que proporciona el senyal pertorbador   v_c , seleccioneu forma d'ona sinusoïdal o triangular, ajusteu la freqüència a  100Hz  i el seu nivell de sortida al mínim.  Engegueu-lo i augmenteu el seu nivell de sortida fins que a la pantalla de l'oscil·loscopi es vegi un senyal aproximadament com l'indicat a la fig. 6, on es veu que el CMRR és molt baix i, en conseqüència, el senyal pertorbador   v_c   afecta en gran manera al senyal   v_d .

            •  Moveu el cursor del potenciòmetre   R_4v    cap al centre d'aquest fins aconseguir, afinant al màxim, tornar a veure el senyal de la fig. 5.  Augmenteu al màxim el nivell de sortida del generador que proporciona   v_c   per poder afinar més, si cal, en l'anul·lació d'aquest senyal pertorbador.  En aquestes condicions tindrem el CMRR de l'etapa diferencial ajustat al seu valor màxim. 

            • Canvieu la base de temps de l'oscil·loscopi a  0,2ms/div, disminuïu la sensibilitat del canal a   5V/div  i moveu el cursor del potenciòmetre   R₁  fins que obtingueu la màxima amplitud del senyal de sortida   v_o(t)   sense arribar a la distorsió per saturació dels AO. 

            • Pareu la font d'alimentació i extraieu el potenciòmetre   R₁   del  circuit  per  mesurar  amb  un  multímetre  el  valor  ajustat  de  resistència, que resulta, per exemple:   R₁ = 773Ω . 

           • Extraieu les resistències fixes   R₃   i   R₄   i mesureu els seus valors reals i resulta, per exemple:   R₃ = 33,6kΩ   i   R₄ = 98kΩ . 

           • Extraieu les resistències   R₂   per mesurar els seus valors reals i resulten, per exemple,  9,91kΩ   i   9,93kΩ   i la mitjana aritmètica val   9,92kΩ .  El guany diferencial   A_d   màxim en aquestes condicions -tensió d'alimentació  ±12V  i el nivell de senyal diferencial   v_d   fixat- valdrà ara   77,78 -calculeu-lo per verificar aquest valor.  Es veu, doncs, que actuant únicament sobre   R₁   podem variar el guany, aproximadament entre  9   i   78 .

            • Augmenteu la tensió d'alimentació a   ± 15V  i disminuïu al mínim el nivell de sortida del generador que proporciona    v_d . 

             • Disminuïu el valor de   R₁   fins al voltant d'una dècima part del valor anterior, amb la qual cosa es pot augmentar el guany   A_d , sense distorsió del senyal de sortida, fins al voltant de  750  -calculeu-lo per verificar aquest valor.     

             Observacions:

            • Proveu amb altres freqüències. Per a que apareguin senyals immòbils a la pantalla, la freqüència més alta ha de ser múltiple de la freqüència més baixa -raoneu-ho.

Escriure un comentari