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Circuitos Integrados Lineales: Práctica No. 4 
El Amplificador de Instrumentación. 
Universidad de Guanajuato – Campus Salamanca 
 
 
Rogelio Manríquez Cobián 
Ingeniería en Sistemas Computacionales 
Universidad de Guanajuato - DICIS 
Salamanca, Guanajuato 
r.manriquezcobian@ugto.mx 
 
Resumen – En la siguiente práctica se estará viendo los 
siguientes amplificadores de instrumentación de los cuales 
realizaremos los análisis correspondientes con el equipo de 
laboratorio. 
INTRODUCCIÓN 
El amplificador de instrumentación es un amplificador de 
voltaje diferencial que ha sido optimizado para que opere en 
ambientes de ruido y en el cual su ganancia puede establecerse 
con precisión. Es un amplificador de uso básico en los sistemas 
de medición que puede utilizarse como elemento funcional 
independiente de los demás bloques con los que puede 
interactuar. Entre sus características principales sobresalen las 
siguientes: 
1. Cuenta con características precisas y estables aún en 
condiciones adversas. 
2. Presenta una impedancia de entrada y salida alta y baja 
respectivamente. Lo que permite comportarse de forma 
independiente respecto a los demás bloques funcionales 
con los que interactúa. 
3. Puede operar con una ganancia precisa y estable dentro 
del rango de 1 a 1000. 
4. La ganancia diferencial es controlada por un solo valor 
resistivo, lo que facilita su ajuste. 
5. La ganancia en modo común es muy baja respecto a su 
ganancia en modo diferencial, lo que se interpreta como 
un amplificador con un CMRR (Common Mode 
Rejection Ratio – Razón de Rechazo al Modo Común) 
muy alto en el rango de frecuencia de operación. 
6. Su factor de ruido es próximo a la unidad, lo que 
significa que no amplifica el ruido. 
Entre las configuraciones del amplificador de instrumentación 
la más popular es la basada en tres amplificadores operacionales, 
dos de ellos operando en la etapa de entrada y uno más como 
amplificador diferencial básico en la etapa de salida. Este 
último, se muestra en la Figura 1. Para que el amplificador de 
salida se comporte como un amplificador diferencial se deben 
cumplir las siguientes condiciones: 
𝑅2
𝑅1
=
𝑅4
𝑅3
⇒ |
𝐴𝑑 = −
𝑅2
𝑅1
𝐴𝑐 = 0
 (1) 
Donde 𝐴𝑑 y 𝐴𝑐 son las ganancias en modo diferencial y modo 
común respectivamente. 
 
Figura 1: Amplificador diferencial utilizado en la etapa de salida de 
un amplificador de instrumentación. 
 
Figura 2: Amplificador de instrumentación con alto CMRR y altas 
prestaciones. 
El amplificador diferencial básico es un amplificador de 
instrumentación de muy bajas prestaciones, ya que requiere de 
la modificación de dos de sus componentes para ajustar la 
ganancia diferencial con el objetivo de mantener una ganancia 
en modo común baja y por esta característica es difícil lograr 
un amplificador con alto CMRR. Sin embargo, este 
amplificador puede ser utilizado en conjunto con una etapa de 
entrada basada en dos OpAmp que mejoran considerablemente 
las prestaciones del amplificador, este amplificador es conocido 
como Amplificador de Instrumentación y es mostrado en la 
figura 2. La ganancia de la configuración puede ser obtenida a 
partir de la corriente 𝑖𝑔 que pasa a través de las resistencias 𝑅1 
 
𝑦 𝑅𝑔 y de la ganancia del amplificador diferencial de la etapa 
de salida, de esta forma, las ecuaciones serían: 
 
𝑖𝑔 =
𝑣𝑏 − 𝑣2
𝑅1
=
𝑣2 − 𝑣1
𝑅𝑔
=
𝑣1 − 𝑣𝑎
𝑅1
 (2) 
𝑣𝑜 = −
𝑅3
𝑅2
(𝑣𝑎 − 𝑣𝑏) (3) 
 
Resolviendo el Sistema de ecuaciones para expresar 𝑣𝑜 en 
función de la diferencia de voltajes 𝑣𝑖 = 𝑣1 − 𝑣2 y 
considerando que los valores resistivos de 𝑅1 ,𝑅2 𝑦 𝑅3 , son 
adecuadamente emparejados, entonces el circuito se 
comportará como un amplificador diferencial (amplificador de 
instrumentación) cuya ganancia queda expresada como: 
𝐴𝑑 = −
𝑅3
𝑅2
(1 +
2𝑅1
𝑅𝑔
) (4) 
𝐴𝑐 = 0 (5) 
MATERIALES 
▪ Amplificador operacional cuádruple TL084. 
▪ Resistores: Varios valores según diseño. 
▪ Potenciómetros de 10𝑘Ω y 1𝑘Ω según diseño. 
EQUIPO 
▪ Fuente de voltaje dual. 
▪ Osciloscopio digital. 
▪ Generador de funciones. 
DESARROLLO 
Amplificador de instrumentación: La realización de este 
amplificador de instrumentación la implementaremos en dos 
etapas, la primera de ella, se instrumentará el amplificador 
diferencial de salida y se medirá la ganancia en modo 
diferencial y modo común con el objetivo de ajustar los 
valores resistivos de 𝑅3 𝑦 𝑅2 para obtener una ganancia en 
modo diferencial de 𝐴𝑑 = −5 y una ganancia en modo 
común próxima a cero, 𝐴𝑐 = 0. Ajustada la primera etapa, 
integraremos la sección de entrada para obtener una 
ganancia total en modo diferencial de 𝐴𝑑 = 25. 
Etapa I – El amplificador diferencial de salida. En esta 
etapa se instrumentará el circuito mostrado en la Figura 5, 
seleccionando el valor de 𝑅1 para obtener una ganancia en 
modo diferencial de 𝐴𝑑 = −5, intentando seleccionar los 
resistores que se utilizarán de la forma más emparejada que 
puedas. 
La ganancia en modo diferencial (𝐴𝑑 ) se podrá obtener 
colocando un generador de funciones entre las terminales 𝑣1 
𝑦 𝑣2 con una señal sinusoidal de salida de 1𝑉𝑝𝑝 y mide la 
amplitud pico a pico de la señal de salida ( 𝑣𝑜 ) del 
amplificador diferencial. Esta amplitud será la ganancia en 
modo diferencial (𝐴𝑑). 
La ganancia en modo común ( 𝐴𝑐 ) se podrá obtener 
colocando un nivel de voltaje de 1𝑉𝐷𝐶 a ambas terminales 
𝑣1 𝑦 𝑣2, esto se podrá hacer cortocircuitando ambas entradas 
y conectándolas a un nivel de voltaje de DC de 1V. Ahora se 
medirá el voltaje de salida en el amplificador diferencial, el 
nivel de voltaje de salida será la ganancia en modo común 
(𝐴𝑐). Si las resistencias están adecuadamente emparejadas, 
esta ganancia será muy pequeña. 
Con ambas ganancias medidas, se podrá determinar el 
CMRR (La Razón de Rechazo al Modo Común) del 
amplificador diferencial de salida, aplicando al Ec. 6. Con 
los resultados obtenidos, completar la Tabla 1. 
𝐶𝑀𝑅𝑅 =
𝐴𝑑
𝐴𝑐
 (6) 
 
 
Tabla 1: Ganancias en modo diferencia (𝐴𝑑) y modo común 
(𝐴𝑐) para el valor de 𝑅1 seleccionado. 
 
𝐶𝑀𝑅𝑅 =
𝐴𝑑
𝐴𝑐
=
4.52
80(0.001)
= 56.5 
 
Para tener el resultado de la ganancia debemos tener el valor 
donde 𝑅1 = 2𝑘Ω , 5𝑅1 = 10𝑘Ω: 
 
5𝑅1
𝑅1
=
5𝑅1
𝑅1
=
10𝑘Ω
2𝑘Ω
=
10𝑘Ω
2𝑘Ω
 
 
Si la condición se cumple, podremos utilizar las fórmulas ya 
proporcionadas: 
 
𝐴𝑑 = −
5𝑅1
𝑅1
 𝑦 𝐴𝑐 = 0 
 
𝐴𝑑 = −
5𝑅1
𝑅1
= −
10𝑘Ω
2𝑘Ω
= −5 
 
 
Figura 3: Amplificador diferencial en la etapa de salida para 
obtener una ganancia en modo diferencial de A_d=-5. 
Después de calcular los valores de las resistencias, realizaremos 
el armado de nuestro circuito de manera física en Circuito 1: 
 
 
 
 
 
No 𝑅1 𝐴𝑑 𝐴𝑐 CMRR 
1 2kΩ 4.52V 80mV 56.5 
 
 
Circuito 1: Amplificador diferencial en etapa de salida 
(Amplificador-Instrumentación) 
 
Ahora, veremos nuestras señales en el osciloscopio, para 
observar la medición de ganancia que esperábamos en nuestra 
Tabla 1: 
 
Señal 1: Ganancia obtenida del modo diferencial del 
amplificador en la etapa de salida (Amplificador-
Instrumentación) 
 
 
 
 
 
 
Señal 2: Ganancia obtenida del modo común del amplificador 
diferencial en la etapa de salida (Amplificador-
Instrumentación) 
 
Con las señales obtenidas podemos decir que las mediciones de 
ganancia en el modo diferencial (Señal 1) tiene un valor ideal 
que es muy cercano al valor de 5 que esperábamos, pero 
observando los resultados obtenemos un valor de (4.52 V). Sin 
embargo, en la ganancia de modo común obtenemos un valor 
pequeño que casi se acerca al valor cero, pero con el diseño del 
circuito es realmentelo que se espera por ser casi ideal. 
 
 
Etapa II – Estructura completa del amplificador de 
instrumentación. Concluida la prueba del amplificador 
diferencial utilizado en la etapa de salida, instrumentar El 
Amplificador de Instrumentación mostrado en la figura 2, 
tratando de utilizar valores resistivos 𝑅1 lo más emparejados 
posibles. Seleccionar 𝑅1 𝑦 𝑅𝑔 para que la etapa tenga una 
ganancia de (1 +
2𝑅1
𝑅𝑔
) = 5, con esta ganancia, la ganancia total 
del amplificador será 𝐴 = −25. De forma semejante a la Etapa 
I, realizar las mediciones necesarias para determinar las 
ganancias en modo diferencial (𝐴𝑑) y en modo común (𝐴𝑐). 
 
Si queremos esperar la ganancia esperada con valor de 5 se hace 
la siguiente propuesta de valor de resistencias: 
 
𝑅1 = 2𝑘Ω 
𝑅𝑔 = 1𝑘Ω 
 
𝐻(𝑠) = (1 +
2𝑅1
𝑅𝑔
) 
 
𝐻(𝑠) = (1 +
2(2𝑘Ω)
(1𝑘Ω)
) = 5 
 
Obteniendo estos valores de resistencias, podemos obtener un 
valor total de ganancia de -25 para un circuito completo. 
 
Después de calcular los valores de las resistencias, realizaremos 
el armado de nuestro circuito de manera física en Circuito 2: 
 
Circuito 2: Amplificador de Instrumentación 
 
Ahora, veremos nuestras señales en el osciloscopio, para 
observar la medición de ganancia en modo diferencial y modo 
común: 
 
Señal 3: Ganancia del Amplificador de Instrumentación en el 
modo diferencial 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Señal 4: Ganancia del Amplificador de Instrumentación en el 
modo común 
 
De acuerdo a la siguiente table podremos observar los 
resultados esperados: 
 
 
 
 
 
Tabla 2: Ganancias en modo diferencia (𝐴𝑑) y modo común 
(𝐴𝑐) para el valor de 𝑅1 seleccionado para Amplificador de 
Instrumentación 
Con las mediciones esperadas en la table y en el osciloscopio, 
podemos ver que la ganancia en modo diferencial tiene el valor 
cercano al ideal de 25 pero realmente se obtiene 24V. 
 
Y en el modo común, el valor obtenido es pequeño casi cercano 
a cero, de igual manera también se esperaba ese valor ideal para 
el circuito. 
 
𝐶𝑀𝑅𝑅 =
𝐴𝑑
𝐴𝑐
=
24
120(0.001)
= 200 
 
Si comparamos los valores de la table y los obtenidos en el 
osciloscopio veremos que son muy cercanos, porque lo 
podemos deducir que el circuito funciona de manera adecuada. 
 
 
 
No 𝑅1 𝐴𝑑 𝐴𝑐 CMRR 
2 2kΩ 24.0V 120mV 200 
 
CONCUSIONES 
Esta actividad de práctica que se realizó en el laboratorio se 
aprendió acerca de cómo el amplificador de instrumentación 
realiza su trabajo mediante un ambiente de bajo ruido; por lo 
tanto, este amplificador hace que nuestras señales de ruido nos 
las amplifiqué, sino que el ruido lo atenúa para que la medición 
sea óptima para obtenerla. 
 
En la parte de la ganancia se observó que el modo común casi 
siempre se acerca al valor de cero, a diferencia que la de modo 
diferencial, ya que esta obtiene una respuesta alta de frecuencia 
en la operación con la configuración que le dábamos a las 
resistencias. 
 
Sin embargo, el amplificador de instrumentación resulta fácil 
de configurarlo, porque solo se necesita cambiar el valor de la 
amplificación gracias a una resistencia, y no hay tanto problema 
realizar el circuito. 
 
 
REFERENCIAS 
[1] J. Kemmerly y W. Hayt, Engineering Circuit Analysis, 6a ed. McGraw-
Hill Publishing Co., 2001. 
[2] Instruments, T. (1977, February). TL08xx FET-Input Operational 
Amplifiers SLOS081M datasheet.[Online]. Available: 
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl082.pdf?ts=1647779707446. 
[3] John C C Nelson,Operational Amplifier Circuits: Analysis and Design, 
Butterworth-HeinemannEd., 1995. 
[4] Robert F Coughlin & Frederick F Driscoll,Amplificadores Operacionales 
y Circuitos Integra-dos Lineales, 4taEd., Prentice-Hall, 1993. 
[5] Sergio Franco, Design with Operational Amplifiers and Analog 
Integrate 
[6] J. V. Wait, L.P. Huelsman, and G.A. Korn. Introduction to Operational 
Amplifier Theory and Aplications. New York. Mc -Graw Hill Book 
Company, 
[7] .J Huijsing, Operational Amplifiers. Springer, 2011. 
 
 
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl082.pdf?ts=1647779707446