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DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA DE INGENIERIA EN ELECTRÓNICA E

INSTRUMENTACIÓN

INSTRUMENTACIÓN Y SENSORES

UNIDAD I

TEMA:

PUENTES Y AMPLIFICADORES AC

AMPIFLICADORES DE PORTADORA Y DE DETECCIÓN

COHERENTE

NOMBRE: ALEX TIPANTUÑA

FECHA DE ENTREGA: 29/05/2015

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PUENTES PARA ACAC PUENTE DE MAXWELL Nos permite medir una inductancia desconocida en términos de una capacitancia

conocida

Zx (impedancia de la rama desconocida) se obtiene:

Al escribir utilizando la admitancia Y1:

Se obtiene que:

Para hallar la parte real Rx e imaginaria Lx, tenemos:

PUENTE DE HAY

Es un circuito puente que generalmente se utiliza para la medida de inductancia en

términos de capacitancia, resistencia y frecuencia con su resistencia asociada.

El puente Hay es más conveniente para mediciones de bobinas de Q alto. A primera

vista este puente no difiere demasiado de su equivalente de Maxwell, salvo que en esta

ocasión el capacitor C1 se conecta en serie con la resistencia R1, por lo tanto para

ángulos de fase grandes la resistencia R1 debe tener un valor muy bajo. Es esta pequeña

diferencia constructiva la que permite su utilización para la medición de bobinas de Q

alto (Q>10).

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Valores de impedancias de las ramas del puente en la ecuación general de equilibrio de

los puentes de CA, se obtiene:

Entonces:

Podemos hallar la inductancia en función de factor de calidad Q.

Para Q>10, el término (1/Q2) <1/100, por lo tanto:

PUENTE DE OWEN El puente Owen es ampliamente utilizado para la medición de inductores, más

precisamente para aquellas inductancias con factor de calidad bajos (Q<1).

Como se puede ver de las ecuaciones, el equilibrio del puente es independiente de la

frecuencia, y como el término C1R2 es conocido, dicho equilibrio depende

exclusivamente de los elementos ajustables C3 y R3.

PUENTE DE SCHERING

El puente de Schering se utiliza para la medición de capacitores, siendo de suma

utilidad para la medición de algunas de las propiedades de aislamiento (tan ɸ), con

ángulos de fase muy cercanos a 90°.

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AMPLIFICADORES DE ALTERNA Estos amplificadores permiten amplificar las señales de hasta 10MHz con ganancias de

hasta 10 en una sola etapa. La salida del amplificador es independiente de las

impedancias parásitas que quedan en paralelo con los terminales de salida del puente

Zp. La tensión amplificada depende de V y Zs pues la salida es:

Nos da como resultado una dependencia no lineal respecto a la variable a medir, aun

cuando sea lineal.

La configuración no inversora presenta las características contrarias, es decir las

impedancias parásitas influyen en la señal amplificada,

En un amplificador no inversor para amplificar la tensión alterna pero no continua z1

suele consistir en una resistencia en serie con un condensador de valor elevado. Trabajar

en alterna obligada a mencionar algunos parámetros que limita seriamente las

prestaciones de los amplificadores operacionales.

AMPLIFICADORES DE PORTADORA Y DETECCIÓN COHERENTE

Todos los sensores cuya salida sea una señal alterna modulada en amplitud y que

incluyan el cero dentro de su margen de valores (por lo tanto con un cambio de signo

de la magnitud medida) requieren un amplificador de portadora. Sucede asi para los

transformadores diferenciales (LVDT), y todos aquellos sensores montados en un

divisor de tensión o un puente de alterna. Los divisores de tensión o puentes resistivos

también se pueden alimentar en alterna.

Se denomina amplificador de portadora, al circuito que realiza las funciones de

amplificación de alterna demodulación (o detección) y filtro de pasa bajo, incluyendo el

oscilador Figura a.

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Figura a. Estructura de un amplificador de portadora.

La modulación de amplitud en los sensores de alterna surge del producto entre la

tensión de alimentación y la variable a medir. Así, por ejemplo para un puente que

incorpore un único sensor (lineal) en uno de sus brazos, la señal de salida es:

Donde se ha supuesto que la impedancia nominal de los cuatro brazos del puente de

las misma x<1. Si la tensión de alimentación del puente, v(t) es la que ofrece un

oscilador, v(t)=Vo coswot y la variable a medir, x(t) es en un principio armónico pura

x(t)=A cos(cosw2t + φ), se tiene:

Corresponde a una modulación de amplitud con supresión de portadora, figura b, se

deduce que Vo debe ser estable, pues de lo contrario sus fluctuaciones se interpretarían

como variaciones de x, de modo que el ancho de banda deber ser por lo menos 5 o 10

veces inferior a wo para que la demodulación sea sencilla. De no ser así, los filtros de

pasa bajo necesarios para rechazar los posibles restos de portadora y frecuencias

armónicas deberían ser de orden muy elevado. El ancho de bando del amplificador de

alterna debe ser al menos de 0.2 wo.

Figura b. Modulación de amplitud con y sin supresión de portadora: forma de onda y espectros correspondientes

al caso de una moduladora y una portadora que sean senoides puras

En sensores inductivos, para la portadora son habituales las frecuencias de 5 y 10 khz

mientras que el ancho de banda de la moduladora como máximo es, en general, de 0 a

500 o 1500 khz.

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La demodulación síncrona o coherente se obtiene al multiplicar la señal modulada por

la tensión alterna de referencia, y filtrar la señal resultante con un filtro de pasa bajo

tal como se ve en la figura d a la salida del multiplicador se obtiene una tensión Vm.

Figura d. Demodulación síncrono o coherente.

El filtro de pasa bajo elimina la componente de alta frecuencia, de forma que a su

salida se obtiene:

La fase de x queda pues preservada en la señal desmodulada.

Otra ventaja de la detección coherente es su gran capacidad de rechazar las

interferencias superpuestas a la señal de entrada rechazo del modo serie SMRR.

Resumen

Los puentes para ac a diferencia de los puentes para dc no utilizan únicamente

resistencias utilizan también bobinas y capacitores q son utilizadas para equilibrar el

puente mediante la frecuencia de la corriente alterna que ingresa al circuito, en estos

circuitos parece un nuevo factor como es el factor de calidad Q que se toma muy

encienta al momento de realizar los puentes.

BIBLIOGRAFÍA:

Disponible en: http://www.iuma.ulpgc.es/users/montiel/stas/slides/ftp/0506/05-

slide-stas.pdf

Disponible en: http://es.slideshare.net/jahmoises/sensores-y-acondicionadores-

de-seal-ramon-pallas-areny

Disponible en: http://unicrom.com/Tut_opamp2.asp