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Introducción al Acondicionamiento de Señal con Amplificadores Operacionales

Introducción al Acondicionamiento de Señal con Amplificadores Operacionales. Norberto Cañas de Paz Departamento de Informática Aplicada EUI-UPM. Indice. Introducción Circuitos con realimentación negativa Filtros Convertidores D-A y A-D. Amplificadores operacionales.

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Introducción al Acondicionamiento de Señal con Amplificadores Operacionales

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  1. Introducción al Acondicionamiento de Señal con Amplificadores Operacionales Norberto Cañas de Paz Departamento de Informática Aplicada EUI-UPM

  2. Indice • Introducción • Circuitos con realimentación negativa • Filtros • Convertidores D-A y A-D NCP

  3. Amplificadores operacionales • Pueden configurarse para realizar diferentes operaciones (Suma, resta, diferenciación e integración). • Los primeros se construyeron con válvulas. • En 1960 Robert J. Widlar desarrolla el primer operacional en chip de silicio. • En 1968 Fairchild saca al mercado el 741 • El uso intensivo de los AO ha provocado que bajen drásticamente de precio. NCP

  4. Rs Ro + vi - + vo - RL Aocvi Vs Ri • Para construir circuitos con AO, en la inmensa mayoría de los casos, no es necesario conocer el funcionamiento interno del dispositivo. • Amplificador de voltaje. NCP

  5. a   rd =  ro = 0 vo= avD = a(vP-vN) - ro - vD + vO rd avD + AO Ideal iN = 0 VN VP iP = 0 NCP

  6. Circuitos con realimentación negativa Amplificador inversor Amplificador inversor ideal NCP

  7. Amplificador no inversor Amplificador no inversor ideal NCP

  8. Seguidor de tensión Es un amplificador no inversor en el que R1 =  y R2 = 0 La ganancia del circuito es A = 1 por lo que vO = vI Es un circuito muy adecuado para realizar adaptación de impedancias y se comercializa bajo el nombre de “buffer” (ej. BUF-03 de Analog Devices) NCP

  9. Análisis de otras configuraciones (AO ideal) Amplificador sumador Utilizando el concepto de corto virtual entre vP y vN obtenemos NCP

  10. Amplificador restador Aplicando el principio de superposición vO = vO1 + vO2, donde vO1 es vO con v2 = 0 y vO2 es vO con v1 = 0 NCP

  11. Diferenciador Integrador NCP

  12. Filtros • Los filtros procesan señales en función de sus frecuencias. • Modifican la amplitud de la señal y su fase. • Tipos más destacados • Paso bajo • Paso alto • Paso banda • Banda excluida NCP

  13. Filtros activos Filtro paso bajo con ganancia Para frecuencias bajas podemos ignorar la impedancia del condensador y el circuito funciona como un amplificador inversor. La frecuencia de corte es aquella para la que se produce una caída de -3 dB entre la señal de entrada y la de salida. NCP

  14. Filtro paso alto con ganancia Frecuencia de corte Para frecuencias altas NCP

  15. Filtro paso banda Para frecuencias altas Frecuencias de corte NCP

  16. Convertidores DA y AD Esquema habitual: Filtrado de entrada Muestreo y retención CAD Proceso de la señal Filtrado de salida CDA NCP

  17. b0 b1 b2 Bn-1 CDA DI vo VREF Convertidores DA NCP

  18. Rango de fondo de escala (FSV) Valor de fondo de escala (FSR) Resolución Especificacion de un CDA NCP

  19. Offset Ganancia Especificacion de un CDA NCP

  20. NCP

  21. b0 CAD b1 b2 vI DO Bn-1 INICIO VREF Fin Conversión Convertidores AD NCP

  22. Offset. Diferencia entre la posición de la primera transición y ½ LSB Ganancia. Diferencia entre la última y primera transición y la separación ideal de VFSR-2 LSB Especificacion de un CAD NCP

  23. Línea de centros de código (punteada). Pasa por el centro del rango de voltajes asignados a cada código. No linealidad diferencial. Diferencia entre el número de unidades LSB asignadas a un código y un LSB. Especificacion de un CAD NCP

  24. Circuitos de conversión DA Resistencias con peso NCP

  25. Resistencias en escalera NCP

  26. Circuitos de conversión AD Conversión por aproximaciones sucesivas NCP

  27. Conversión flash NCP

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