Tema 2: Acondicionamiento de señalutn-eaplicada.com.ar/Ejercicios/EAI/operacionales info gral.pdfCorriente : 4~20mA DC “lazo de corriente” (transmisión de largo alcance, evitar

2008-2009 1Instrumentación Electrónica

Universidad

Rey Juan Carlos

Ingeniería de Telecomunicación

Tema 2: Acondicionamiento de Tema 2: Acondicionamiento de seseññalal

Susana Borromeo López

Ingeniería de Telecomunicación


ContenidoContenido

1. Circuitos de amplificación

2. Circuitos de linealización3. Filtrado analógico


PROPÓSITOS

Mejorar su calidad.

Adecuarla a un nuevo formato para su procesamiento posterior.

IMPLEMENTACIÓN

• Analógica

Siempre es necesario un primer procesado analógico, aún cuando la mayor parte del procesado sea digital.

Circuitos pasivos (con resistencias, condensadores y bobinas).

Circuitos activos (con amplificadores operacionales).

Menor coste.

Menor tiempo de procesado.

• Digital Menor incertidumbre (menor influencia de ruidos, impedancias, etc.).

Aprovecha el aumento del uso de ordenadores, PDA, etc para monitorización, control o medida.

Posibilidad de implementar procesamientos más complejos.

IntroducciIntroduccióón: hardware de acondicionamienton: hardware de acondicionamiento


TAREAS DE LOS CIRCUITOS DE ACONDICIONAMIENTO:

Amplificación / atenuación

Cambio de nivel: eliminación del offset.

Filtrado: eliminación de ruido y frecuencias de detección.

Ajuste de la impedancia.

Linealización

Transformación para su transmisión: modulación, conversiones tensión-corriente o tensión-frecuencia.

Otros procesos para interfaz digital: muestreo-retención, multiplexación...

Niveles de señal estándar en instrumentación electrónica (protocolos de comunicación industrial)

Tensión: 0~5 VDC , 1~5 VDC, -10~+10VDC, etc.

Corriente: 4~20mA DC “lazo de corriente” (transmisión de largo alcance, evitar caídas de tensión en cables), 0-20 mA DC, 0 ~ 5 mA DC.

IntroducciIntroduccióón: hardware de acondicionamienton: hardware de acondicionamiento


• Cambio de nivel, adaptación de impedancias

Acoplamiento de señales sin interferencias

(optoacopladores)

00

Vin

Vs

Vout

V1

R1

C1

Circuito

• Filtrado analógico

(filtros activos y pasivos) • Linealización (puentes...)

IntroducciIntroduccióón: n: hardwarehardware de acondicionamientode acondicionamiento

Amplificación


AMPLIFICACIÓNAMPLIFICACIÓN


No idealidades de los amplificadoresNo idealidades de los amplificadores

• Ganancia no lineal• Generación interna de ruido• Desviaciones• Distorsión armónica y de fase debido a un ancho de banda limitado

( )( )o

i

S/N

S/N10logNF = (Noise Figure)

Vi Vo

A

ruido

desviación

distorsión

(S/N) o< (S/N) i

V i Vo

A

Vn

(S/N) i(S/N) o


1. Impedencia de entrada Infinita: la corriente de entrada por cualquiera de sus terminales (V+ or V-) es nula

2. Ganacia de tensión infinita. Si su salida es finita, la tensión diferencial de entrada es nula. Es decir, misma tensión en los terminales de entrada.

3. Impedancia de salida nula: “infinita”capacidad de proporcionar corriente sobre cualquier carga (incluso con muy baja resistencia)

Amplificador Operacional IdealAmplificador Operacional Ideal

ddo vAv =

ccoee VvV +≤≤−

+-


1. Los terminales de entrada deben tener la misma tensión.

2. La corriente de entrada por cualquiera de sus terminales es cero ( impedancia de entrada infinita).

Amplificador Operacional: anAmplificador Operacional: anáálisislisis

Inversor

(1) V- = V+ (V+ = 0, V- = 0)

(2) I1=I2

I1 = (VIN - V-)/R1 = VIN/R1

I2 = (0 - VOUT)/R2 = -VOUT/R2 => VOUT = -I2R2

VOUT = -I2R2 = -I1R2 = -VIN(R2/R1 )

VOUT = (-R2/R1)VIN


Amplificador no inversorAmplificador no inversor

(1) V- = V+ (V+ = 0, V- = 0)

(2) I1=I2

I1 = VIN/R1

I2 = (VOUT -VIN )/R2 = => VOUT = VIN+I2R2

VOUT = I1R2 + I2R2 = I1 (R1+R2) = (R2+R1 )VIN/R1

VOUT = (1 + R2/R1)VIN


VOUT = (V1 – V2)R2/R1

VOUT = AC(V1 + V2) + AD(V1 – V2)

AD: ganancia diferencial (señal)

AC: ganancia en modo común (ruido)

AD/AC (Common Mode Rejection Ratio – CMRR) Ideal: CMRR →∞

Amplificador DiferencialAmplificador Diferencial


VOUT = -Rf (V1/R1 + V2/R2 + … + Vn/Rn)

¿Cuál es la tensión de salida si R1=R2=…=Rf, ?

IfIf = I1 + I2 + … + In

SumadorSumador


Amplificador OperacionalAmplificador Operacional





Aplicaciones no lineales: realimentación positiva o trabajando en bucle abierto


Vout=A(Vin – Vref)

Si Vin>Vref, Vout = Vcc

Si Vin<Vref, Vout -Vee

Vcc

-Vee VIN

VREF

Aplicación: detección del complejo QRS en ECG

Comparador Comparador


AO realAO real

Q1 Q2

Q3 Q4

Q7

Q5 Q6Q 10

Q9Q8

Q 11

Q13Q 12

Q15

Q14

Q 16

Q 17

Q 18

Q19

Q

Q21

Q22

Q 23

Q 24R2 R3 R4

R5R6

R1

R7

R8R9

R 10

R11

C1

I+

I-

+Vcc

Vo

-Vee

Terminales de ajuste de offset

Q1 Q2

Q3 Q4

Q7

Q5 Q6

Q9Q8 Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q 20

Q

R2 R3 R4

R5R6

R1

R7

R8R9

R

R

C1

I+

I-

+Vcc

Vo

-Vee

Terminales de ajuste de offset

Etapa de entrada Etapa de salida

Etapa intermedia

Etapa de entrada:• Aporta la ganancia• Necesidad de corrientes de polarización•Asimetría en las tensiones: Input offset voltage

Etapa Intermedia:•Adaptación de nivels•Acoplamiento entre etapas en continua•Compensación en frecuenciaEtapa de salida:•Impedancia de salida no nula•Excursión de la tensión de salida


+

-

+V cc

VoVd

-V ee

CaracterCaracteríísticas de entrada del AO realsticas de entrada del AO real

UDO Ia

Ib

ReDRec

Rec

• SUPPLY VOLTAGE REJECTION RATIO (Razón de rechazo a la tensión de alimentación ∆Vcc / ∆UDO ): Valor típico 100 dB•INPUT BIAS CURRENT (Corriente de entrada de polarización IB): (Ia+Ib)/2 Valor típico 200nA. (tª, alimentación, tiempo)• INPUT OFFSET CURRENT (Corriente de desviación iDO): (Ia-Ib) Valor típico 50nA. (Temperatura)• OFFSET CURRENT DRIFT (Deriva Corriente de desviación diDO/dt): Valor típico -100pA/ºC.

•OFFSET VOLTAGE (Tensión de desviación UDO): Diferencia de tensión en la entrada para tener una salida nula. Valor típico 1 mV. (tª, alimentación, tiempo)• OFFSET VOLTAGE DRIFT (Deriva Tensión de desviación dUDO/dT): Valor típico 5µV/ºC


+

-

+V cc

VoVd

-V ee

CaracterCaracteríísticas del AO realsticas del AO real

UDO Ia

Ib

ReDRec

Rec

• DIFFERNTIAL INPUT RESISTENCE (Resistencia diferencial de entrada ReD): Resistencia entre los terminales + y -. Valor típico 1 MΩ. • COMMON MODE INPUT RESISTECE (Resistencia de entrada en modo común Rec ): resistencia entre cada uno de los terminales y masa ): Valor típico 100 MΩ.• COMMON MODE INPUT VOLTAGE: Margen de tensión de entrada en modo común. 70% Vcc.

• OUTPUT RESISTENCE (resistencia de salida ): Valor típico 75Ω

• OUTPUT VOLTAGE SWING (excursión de la tensión de salida): máximo nivel de salida sin distorsión con una cierta carga y ganancia unidad

• SLEW RATE (Máxima deriva de la tensión de salida): V/µs Valor típico 1V/µs

CARACTERÍSTICAS DE SALIDA


CaracterCaracteríísticas del AO realsticas del AO real

• Características estáticas

• Ganancia en continua y en modo común• Resistencias de entrada y de salida• Tensión de desviación de entrada y corrientes de polarización

• Tensión de alimentación• Características dinámicas

• Ancho de banda

• Ad(f)• Slew rate

• Ruido


CaracterCaracteríísticas del AO real: Caractersticas del AO real: Caracteríísticas eststicas estááticasticas

• Ganancia en continua

i

21

1d

do v

RR

RA1

Av

++

=E2.1

• Resistencia de entrada (rid)

E 2.2



• Ganancia en salida

E2.3

(a)

ii

+AdVd

Vd

a

b

Vo

ro

(b)

Ad(-V

b)

Vi

R1

Vo

R2

RL

R0

(c)

VO

Vi

R1

RL

+

-

R2

Vd

i

L

o

21

o

21

1d

21

o

21

2d

o v

R

r

RR

r

RR

RA1

RR

r

RR

RA

v

++

++

+

++

+−

=



• Tensión de la desviación de la entrada

E2.4

1

21ioo

R

RRvv

+=

• Alterna: Eliminar la tensión de desviación mediante un C

• Continua• Pines • Red de compensación



• Corrientes de polarización

E2.7

b2Thb1Thd iRiRv −+ −=

2

iiI B2B1

B

+=

B2B1io iiI −=

( )/2RRIRRIv ThThioThThBdB −+−+ ++−=

Input bias current

Input offset current



• Corrientes de polarización

E2.7


CaracterCaracteríísticas de transferenciasticas de transferencia

Razón de rechazo en modo común

ccddo vAvAv +=

)dB(A

A20logCMRR

c

d=

i

21

1cd

cdo v

RR

R

2

AA1

/2AAv

+

++

+=

Vo

+

-R1

R2

Vi

VdAdVd

Vi

R1

Vo

R2

Vi-Vd

Ac(Vi-Vd/2)

2

VVVc

- ++=


CaracterCaracteríísticas de transferenciasticas de transferencia

Razón de rechazo en modo común

( ) 2

1

21cd

c

1

212

1

21cd

cd

1

2o v

R

RR

2

AA

A

R

Rvv

R

RR

2

AA

2

AA

R

Rv

++−

+−+

+−

−

=

CMRR

v

R

R)v(v

R

Rv 2

1

212

1

2o +−=

Vo

+

-R1

R2

V1

R1

R2

V2

Vd

V+

V-

AdVd

AcVc

E2.9


Respuesta en frecuenciaRespuesta en frecuencia

βA1

AG

d

d

+=

β)A1(BB do +=

Vo

+

-R1

R2

Vi

21

1RR

Rβ

++++====

Ad

106dB

log f0dB

1/ββββ

B

B0dB

B

Ganancia delcircuito

Ad

A

Ad>>1/ββββ

Ancho de banda crece con el valor de la realimentación


Respuesta en frecuenciaRespuesta en frecuencia

log f0dB

A

-20dB/dec

-40dB/dec

1/ββββ

(a)

Ad

Compensación

log f0dB

A

-20dB/dec

-40dB/dec

1/ββββ

(b)

Ad

Compensación

0dB

A

-20dB/dec

-40dB/dec¡INESTABLE! 1/ββββ

(d)

Ad

log f0dB

A

-20dB/dec

-40dB/dec

0dB

A

-20dB/dec

-40dB/dec

B0dB

A

-20dB/dec

B

1/ββββ

(b)(a) (c)

1/ββββ

Ad Ad Ad

log f log f log f

Añadir fase: red adelanto-retraso de fase Añadir polo E2.12


Respuesta en frecuencia: Respuesta en frecuencia: slew rateslew rate

SLEW RATE (Máxima deriva de la tensión de salida): V/µs Valor típico 1V/µs

Vo

+

-V i

Vo

V i

t

tSR


Respuesta en frecuencia: Respuesta en frecuencia: slew rateslew rate

V = Tensión de salida

V o

ZONADE USO

ANCHO DE BANDA DEPEQUEÑA SEÑAL

SR MÁXIMO

MÁXIMA TENSIÓN DE SALIDA

f

( ) Vfπ2dt

dvtfπ2Vcosf2π

dt

dv

máx

oo =

⇒=

Vπ2

SRfSRVfπ2 máx

=⇒<

E2.13


NoNo--idealidades del AO en configuraciidealidades del AO en configuracióón no inversoran no inversora


NoNo--idealidades del AO en configuraciidealidades del AO en configuracióón no inversoran no inversora


Ruido internoRuido interno

∫=s

i

f

f

2

t df4kTRV

Expresado en términos de densidad espectral

• Ruido interno• Ruido térmico, ruido Johnson o ruido blanco• Ruido de parpadeo, ruido flicker o ruido 1/f

• Shot noise• Burst noise• Ruido de transición

• Ruido de avalancha• Interferencias externas

HzV/


Tipos fundamentales de ruido intrTipos fundamentales de ruido intríínseconseco

RUIDO BLANCO ≡ THERMAL NOISE ≡ JOHNSON NOISE Producido fundamentalmente en RESISTENCIAS por

agitación TÉRMICA de los portadores de carga. Tiene densidad espectral plana.

RUIDO DE FLUCTUACIÓN ≡ SHOT NOISE Producido por movimientos aleatorios de los portadores

de carga en SEMICONDUCTORES ATRAVESADOS POR UNA CORRIENTE CONTINUA. Se presenta como FUENTE DE CORRIENTE (Idc) con densidad espectral plana

RUIDO ROSA ≡1/F NOISE ≡≡ CONTACT NOISE Producido por variación de resistencia sobre todo en las

UNIONES METAL-SEMICONDUCTOR y METAL-

METAL. Tiene densidad espectral de la forma k/√fPORCORN NOISE ≡ BURST NOISE

Producido por defectos en los procesos de fabricación debidos a impurezas metálicas en semiconductores.

Tiene densidad espectral de la forma k / f n

η

f

η

f

dcqI2

η

f

f

k

η

f

nfk


AMPLIFICADORES

DE

INSTRUMENTACIÓN

AMPLIFICADORES

DE

INSTRUMENTACIÓN


Si R2 = R4 y R1 = R3

)vv(R

Rv 12

3

4o −=

Amplificador diferencialAmplificador diferencial

11

22

43

4

1

2o v

R

Rv)

RR

R()1

R

R(v −

+⋅+=

Vo

V1

R3

R 4

V2 +

-

R2

R 1


Circuitos prCircuitos práácticoscticos

V1

V2

Salida

Sense

25k

INA105

V+

V-

Reference25k

25k25k

+

-

V1

V2

Salida

380k

INA117

V+

V-

Ref. A20k

380k380k

+

-

21,11kRef. B


( )−+ −

++= ii

G

2

1

2o vv

R

R2

R

R1v

GG

2

1

2

R

Ωk805GG

R

R2

R

R1 +=⇒=++

Amplificador de dos operacionales (ejemplo prAmplificador de dos operacionales (ejemplo práácticoctico

Ajuste del rechazo en modo común en continua

Ajuste en alterna

+

-

+

-

V i+

VoA2

R1

C

RG

R5R4

R3

R 2

V i-

A1

(a)

+

-

+

-

V i+

Vo

10k

RG

40k

10k

40k

V i-

(b)

R 5

C

3

7

+V cc

INA126

5

4

6

8

1

2

-V cc


( )−+ −

+⋅= ii

G

1

2

3o vv

R

R21

R

Rv

G

1d

R

R21A +=

Amplificador de tres operacionalesAmplificador de tres operacionales

Si R2=R3⇒

+

-

+

-

V i-

A1

RG R 1

R 1

V i+

A2

R2

R2

R 3

R 3

A

B

C

D

Sense

Salida ( Vo)

Referencia

ENTRADA

DIFERENCIAL

A 3


I1

I1 = (V1 – V2)/R1

I2 = I3 = I1

VOUT = (R1 + 2R2)(V1 – V2)/R1

= (V1 – V2)(1+2R2/R1)

I2I3

Amplificador de instrumentaciAmplificador de instrumentacióón (etapa 1)n (etapa 1)


I1

V- = V+ = V2R4/(R3 + R4)

(V1 – V-)/R3 = (V- – VOUT)/R4

VOUT = – (V1 – V2)R4/R3

I2I3

Amplificador de instrumentaciAmplificador de instrumentacióón (etapa 2)n (etapa 2)


VOUT = – (V1 – V2)(1 + 2R2/R1)(R4/R3)

Amplificador de instrumentaciAmplificador de instrumentacióónn


Amplificador de ganancia programable por pinAmplificador de ganancia programable por pin

PGA204 PGA205 A1 Ao1 1 0 010 2 0 1

100 4 1 01000 8 1 1

GANANCIA SELECCIÓN

RED RESISTIVA DERETROALIMENTACIÓN

DIGITALMENTESELECCIONABLE (R G, R1)

PROTECCIÓNSOBRE-

TENSIONES

PROTECCIÓNSOBRE-

TENSIONES

A2

A1

V i-

Vi+

25k

25k

25k

25kSense

Salida ( Vo)

Referencia

A1

A0

Vo1 V+

DIGITALCOMÚN

AjusteVos Vo2 V-

1

6 7 98

5

14

15

18

4

13

12

11

10


Amplificador de ganancia programable por softwareAmplificador de ganancia programable por software

A.O + Circuito de detección analógico que conmuta distintas resistencias

+

-

+

-

V i-

A 1

R1

R1

V i+

A 2

R

R

R

R

Sense

Salida ( Vo)

Referencia

A 3

R 2

R 4

R 3

R 3

R 2

Ao

A1

SA

SB

I1A

I4B

I3B

I2B

I1B

I4A

I3A

I2A

LÓGICADE

CONTROL

V+

V -

VDDHABILITACIÓN

Vo1

Vo2

A.I.

MPX ANALÓGICODIFERENCIAL


PARÁMETROS

GANANCIA

1 2 4 8 16

Error de ganancia (%) 0.05 0.05 0.1 0.15 0.15

No linealidad a 25ºC (%) 0.05 0.05 0.1 0.15 0.15

Deriva del error de ganancia (ppm/ºC)

0.5 0.5 0.5 0.5 1

Tensión de ruido (RTI) @ 0,1 - 10Hz (mVpp)

5 5 5 4 3

Corriente de ruido @ 0,1 – 10Hz (nApp)

60 60 60 60 60

Ancho de banda a 3dB (MHz) 4 2 1.1 0.65 0.35

Ancho de banda de potencia (MHz) 0.1 0.1 0.1 0.35 0.35

Slew rate, (V/ms) 6 6 6 24 24

Amplificador de instrumentaciAmplificador de instrumentacióón. Parn. Paráámetrosmetros


DiseDiseñño con A.O para instrumentacio con A.O para instrumentacióónnASPECTOS A CONSIDERAR:• Características de la fuente de señal y de la carga• Respuestas en amplitud (Ganancia), frecuencia y fase (ancho de banda)• Relación S/N• Estabilidad térmica

Amplif. para señales referidas a masa:Etapa de entrada:• Generar poco ruido a la salida

• Tensiones y corrientes de desviación muy pequeñas• Alta estabilidad térmica

• No necesaria alta ganancia

Amplif. para señales diferenciales con modo común:• Alta CMRR • La configuración elegida depende de los niveles máximos de modo común y del desequilibrio de la resistencia de la funete

BiFET

- Alta SR

CMOS

- Bajas tensiones

- Simple fuente DC

- Bajo consumo

- Operación RAIL to RAIL

Zin

Iin

VOS

ESTABLE

B

Io

- Muy bajo ruido

- Baja tensión offset

- Ad muy alta

BIPOLAR


DiseDiseñño con A.O para instrumentacio con A.O para instrumentacióónnASPECTOS A CONSIDERAR:• La aplicación. Ejemplo: Sensor de temperatura

• Características de la fuente de señal y de la carga• Respuestas en amplitud (Ganancia), frecuencia y fase (ancho de banda)• Relación S/N

• Estabilidad térmica

TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN• Bipolar

• Bajos niveles de tensión de desviación y ruido en la entrada• Alto nivel de corriente de ruido Io• Alta Ad y slew rate

• BiFET (FET en el circuito de entrada y bipolares en el resto)• Resistencia de entrada y slew rate mejores que los bipolares• Tensiones de desviación y derivas térmicas mayores que los bipolares

• CMOS• Bajo consumo y aplicaciones con una única fuente de alimentación: aplicaciones portátiles

• Muy altas derivas térmicas• Corrientes y tensiones de ruido muy pequeñas


Tmo en modo común

Resistencias realesResistencias reales

Vo

V1

R1

R 2

V2 +

-11 R∆R ++++

22 R∆R ++++

( )( )( ) 2

1121

211212

11

22o v

∆RRRR

∆RR∆RRvv

∆RR

∆RRv

++

++−

+

+=


Tensión de desviaciónCorrientes de polarización

Integrador. Resistencias realesIntegrador. Resistencias reales

Vo

+

-

Vio

R

C

Vo

+

-R

C

ib1

ib2


dod vR

R'Rv

+=

CR'2π

1fmín =

Integrador. Resistencias realesIntegrador. Resistencias reales

V i

V O

+

-R

C

R’

log f

)dB(Vi

Vo

RCππππ2

1

IntegraAmplifica

(a) (b)


Derivador. Resistencias realesDerivador. Resistencias reales

V i

VO

R’

(b)

+

-

R

C

log f

A

1/ββββ

Ad

RCπ21

Compensada

fo

Estable

(a)

RCjω11/β +=

oCf2π

1R' >

CR'2π

1fmáx =

+

-

R

C

VO

V i

(a)RCπ21

A

1/ββββ

40dB/dec

A d

Inestable

log f

(b)


Valores de resistenciasValores de resistencias

Tolerancia: 10 % Tolerancia: 5 % Tolerancia: 2 %

1.0 1.0 - 1.1 1.00 - 1.05 - 1.1 - 1.15

1.2 1.2 - 1.3 1.21 - 1.27 - 1.33 - 1.40 - 1.47

1.5 1.5 - 1.6 1.54 - 1.62 - 1.69 - 1.78

1.8 1.8 - 2.0 1.87 - 196 - 2.00 - 2.05 - 2.15

2.2 2.2 - 2.4 2.26 - 2.37 - 2.49 - 2.61

2.7 2.7 - 3.0 2.74 - 2.87 - 3.01 - 3.16

3.3 3.3 - 3.6 3.32 - 3.48 - 3.65 - 3.83

3.9 3.9 - 4.3 4.02 - 4.22 - 4.42 - 4.64

4.7 4.7 - 5.1 4.87 - 5.11 - 5.36

5.6 5.6 - 6.2 5.62 - 5.90 - 6.19 - 6.49

6.8 6.8 - 7.5 6.81 - 7.15 - 7.50 - 7.87

8.2 8.2 - 9.1 8.25 - 8.66 - 9.09 - 9.53


V i+

Vi-

+Vcc1

-Vcc1

+V cc2

-V cc2

Vo

(a) Aislamiento de dospuertos

V i+

V i-

Vo

-V cc+V cc

(b) Aislamiento de trespuertos

Amplificadores aislados (I).Amplificadores aislados (I).

• Aislamiento Galvánico entre sus circuitos de entrada y salida• Aplicaciones con tensiones de modo común a la entrada del Amplificador altas• Aplicaciones con señales provenientes de sensores en los que no exista aislameinto galvánico con tierra física en el punto de medición. • Aplicaciones biomédicas• Limitación: Poco ancho de banda.


Amplificadores aislados (II).Amplificadores aislados (II).

Diagrama simplificado de un ampliicador aislado capacitivamente

• Aislamiento: paso de información de la entrada a la salida sin circulación de corriente• Tipos de aislamento:

• Eléctrico• Magnético• Electromagnético

• Técnicas capacitivas, Inductivas u ópticas


Amplificador ISO102.

OSCI-LADOR

fo

+5 VSALIDA

DETECTORDE

FRECUENCIA

FILTRODE

BUCLE

FILTROPASOBAJO

fo

+5 VSALIDA

AJUSTEDESPLAZ. +Vcc2-Vcc1

BARRERA DEAISLAMIENTO

-Vcc2+Vcc1

REF1

REF2

VCO

VIN

BUCLE ENGANCHADO ENFASE PLL

Vo

(VSAL)

C2

COMÚNDIGITAL

COMÚNENTRADA

AJUSTE DEGANANCIA

Vi

DESPLAZ.0,5k

2,5k

24,5k

97,5k

VCO3pF

3pF

3k

3k

AMPL.

1

2

3 4 10

1112 13

14

15

16

21

22

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COMÚNSALIDA

C1

fo

fo

of

9

Amplificadores aislados (III).Amplificadores aislados (III).

VCO: Oscilador controlado por tensión

PLL: Phase Locked Loop

Altas tensiones de aislamiennto 1500-2000V

Buena precisión en la ganancia Ancho de banda de peq. Señal grandes (70-80Khz)

Rizado de la portadora en la salida

Aparición de ruido de banda ancha


Amplificadores aislados (IV).Amplificadores aislados (IV).

Diagrama simplificado de un amplificador aislado opticamente

Buena linealidad Gran rapidez de respuesta Ancho de banda moderadamente alto


V5±±±±V5±±±±

Amplificadores aislados (V).Amplificadores aislados (V).

Amplificador aislado a trasformador AD202

Altas tensiones de aislamiento 1500-2000V

Buena linealidad Ancho de banda de peq. Señal grandes (70-80Khz)

Limitación en el ancho de banda ( 5KHz con ganancia unitaria)


Amplificadores aislados (VI).Amplificadores aislados (VI).

Aplicación de amplificadores aislados alimentando puentes de sensores


CMRRViCMIMRR

VRiv ISOFso ±⋅=

FISOs

Fcso RIMRRV

R

R

CMRR

vvv ⋅⋅±⋅

±=

IMRR

V

R

R

CMRR

vvv ISO

s

Fcso ±⋅

±=

Amplificadores aislados (VII).Amplificadores aislados (VII).

IMRR: Razón de rechazo del modo de aislamiento (Isolated Mode Rejection Ratio)


Amplificadores aislados (VIII).Amplificadores aislados (VIII).

IMRR

V

R

R

CMRR

vvv ISO

s

Fcso ±⋅

±=

E3.8


Amplificador de transimpedancia (I).Amplificador de transimpedancia (I).

Amplificador de Transimpedancia o CFA (Current Feedback Amplifier o amplficador realimentado en corriente)

ZmOL [Ω]: ganancia de trasimpedancia


OLF

G

FOL

i

o

ZmR

R

R1Zm

v

v

+

+⋅

=G

F

i

o

R

R1

v

v+=

+ ZmOLIC

Vo

Ie

(a)

+

RB

Ro

Vi

RF

RG

Am

plit

ud

de

la S

alid

a, d

B

Ganancia = 1Vcc = 15 V R i = 150 Ohm V i = 200 mV RMS

Frecuencia f, Hz

THS 3001TEXAS INSTRUMENTS

(b)

Amplificador de transimpedancia (II).Amplificador de transimpedancia (II).


Amplificador de transconductanciaAmplificador de transconductancia

Amplificador de Transconductancia o CSVC (Current Source Voltage

Controlled) o fuente controlada por tensión

Amplificador en el que la señal de entrada es una tensión y su salida una corrientegm [S]: ganancia de transconductancia

)v(vgI iimo −+ −⋅=

Aplicaciones:• Multiplicadores analógicos• Moduladores de amplitud• Filtros activos


Amplificadores troceadores.Amplificadores troceadores.

Amplificador operacional con autoceroSe realiza la medición alternada de la señal y de los “errores”.Ejemplo: TLC2652


oV=xVinV

log.yV

x

iyo

V

vVv 10log⋅=

Amplificadores LogaritmicosAmplificadores Logaritmicos

xlogy =

Vx: tensión de corte en ceroVy: slope voltage o factor de voltios por década [V/dB]


o

i

o

io

IR

vlog06,0

I

iln

q

kTv

⋅≅=

Amplificadores logaritmicos (II).Amplificadores logaritmicos (II).

Arquitecturas básicas:• Amplificador logarítmico con diodo• Amplificador logarítmico de video• Amplificador logarítmico de detección sucesiva


Amplificadores logaritmicos (III).Amplificadores logaritmicos (III).

Amplificador Logaritmico para señales unipolares


Amplificadores logaritmicos (IV).Amplificadores logaritmicos (IV).

Amplificador Logaritmico de detección sucesiva de 4 etapas de 12 dB

Documents

Tema 2: Acondicionamiento de señalutn-eaplicada.com.ar/Ejercicios/EAI/operacionales info gral.pdfCorriente : 4~20mA DC “lazo de corriente” (transmisión de largo alcance, evitar