ETN 404 Mediciones Eléctricas Docente: Ing. Juan Carlos Avilés Cortez. 2014

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Texto completo

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDR

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDR

É

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S

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FACULTAD DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA ELECTRONICA

INGENIERIA ELECTRONICA

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El amplificador Operacional

El Amplificador Operacional es un amplificador de gran

ganancia, empleado para llevar a cabo múltiples

funciones (filtrado analógico, rectificación, acoplamiento...)

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MODELO SIMPLIFICADO DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

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MODELO SIMPLIFICADO DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

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MODELO SIMPLIFICADO DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

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APROXIMACIÓN IDEAL DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

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CIRCUITOS LINEALES CON A.O. Consideraciones

1) El comportamiento del A.O. se considera ideal 2) El AO opera en condiciones de lazo cerrado.

3) Las características del circuito dependerán de los

valores externos y no del A.O.

=> Los circuitos son independientes de la ganancia

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COMO CIRCUITO NO LINEAL. Comparador con ref.

•Un AO conectado sin retroalimentación se saturará => circuitos no lineales

•El AO funciona en su zona no lineal excepto en las transiciones de Vpos a Vneg

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CIRCUITO NO LINEAL. Comparador.

Comparador e indicador de polaridad de lazo abierto

Si Vin>Vr =>(Vin-Vr)>0 => Vout = Vpos Si Vin<Vr =>(Vin-Vr)<0 => Vout = Vneg

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Diagrama en Bloques de la Conversión A/D. Entrada Analógica S&H Conversor Análogo Digital Conversor de Código (transcodificador) Visualización

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CIRCUTO DE MUESTREO Y RETENCION (SAMPLED AND HOLD)

Sirven para muestrear una señal analógica en un instante dado y mantener el valor de la muestra durante un tiempo necesario.

Los circuitos de muestreo-retención toman una muestra de la señal (Sample) y mantienen fijo su valor (hold) hasta que el ADC haya realizado la conversión. Estos circuitos se basan en condensadores para conseguirlo.

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Tiempo de apertura

Máximo retardo entre el instante en que la lógica de control ordena al interruptor que se abra y el instante en que realmente ocurre la apertura.

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Tiempo de adquisición

Es el intérvalo más corto transcurrido desde que se da la orden de muestra hasta que se pueda dar la orden de retensión y se obtenga como resultado una tensión de salida que sea aproximadamente la tensión de entrada con la exactitud necesaria.

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Circuito elemental de muestreo y retención.

En la imagen el conmutador se encuentra en posición de retención.

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VELOCIDAD DE MUESTREO

Teorema de Nyquist

Establece que para poder reconstruir una señal muestreada la velocidad de muestreo fs debe ser al menos el doble de la mayor de las componentes de la señal muestreada:

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Circuito Práctico

Q ON camino baja impedancia para cargar C con la señal analógica.

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Ejemplo:

ZoutA1 10 ohms.

Rencendido Q ≈ 10 ohms.

T carga o T adquisición = 10 microseg. Vpp = 10 V.

IA1máx = 10 mA. Exactitud de 1%.

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Donde:

C = capacitancia máxima (faradios)

i = máxima corriente de salida de A1 (10 mA).

dv = cambio máximo en el voltaje a través de C (10 V). dt = tiempo de carga (10 microseg.).

Por lo tanto:

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La constante de carga de tiempo para C cuando Q esta en ON:

= constante de tiempo de carga (seg.) R = impedancia de salida.

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Para satisfacer las limitaciones de corriente de salida de A1 Cmax = 10 nF y para satisfacer la exactitud Cmax = 125 nF.

Para satisfacer ambos requerimientos se toma el C más pequeño en valor, para este caso el capacitor será: .

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El proceso de conversión, convierte una señal analógica contínua en el tiempo y en amplitud, en una señal digital, que es discreta en tiempo y amplitud.

Se produce por tanto un:

• Muestreo de la señal en el tiempo.

• Cuantificación de los valores de amplitud.

Cuantificación

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Función de transferencia ideal de un conversor A/D

Cada “paso” se define como 1 LSB, define en cuántas porciones se divide el rango completo de la señal analógica de entrada. Determina la resolución del

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Funcionamiento

• Usa un conjunto de comparadores que comparan la tensión de entrada analógica con una serie de tensiones de referencia internas.

• Cuando la tensión de entrada sobrepasa la referencia de un comparador dado, éste genera un nivel alto a su salida.

• La salida de todos los comparadores se conecta a un codificador de prioridad que presenta a su salida el código digital correspondiente a la activación del comparador de mayor orden.

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Posiblemente, la conversión A/D más fácil de comprender es la conversión rápida.

• Se necesitan 2N-1 comparadores para convertir a un código de N bits. Gran disipación de potencia.

o Desventaja : Usa un número altísimo de comparadores para altas resoluciones.

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Funcionamiento:

1. Si la salida del contador parte del estado de reset la salida del ADC es 0V.

2. Se aplica una tensión analógica de entrada

3. Cuando la tensión de entrada es mayor que la tensión que proporciona el DAC se habilita el conteo de eventos en el contador.

4. Al variar la salida del contador también varía la salida del DAC, que también afecta al comparador.

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5. Cuando la tensión resultado del “conteo” alcanza el valor de la tensión analógica se inhabilita el conteo y el circuito de control carga el valor alcanzado en los “latches” de salida y reinicia el contador.

El valor del contador en ese instante es el número de

escalones binarios que se “han subido” ↔ valor de

tensión de la entrada analógica.

Inconvenientes:

• Mas lento que el ADC paralelo

• Si la tensión de entrada es alta debe llegar al valor

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• Método muy utilizado

• Menor tiempo de conversión que otros sistemas (pero superior al sistema flash)

• Tiempo de conversión fijo para todo valor de la tensión de entrada

Constituido por: • DAC

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Características de los conversores análogo digital.

Con el objeto de proporcionar los criterios básicos asociados a las características de funcionamiento de los CAD se indica como tales: la resolución y tiempo de conversión.

Resolución

La resolución es el mínimo incremento necesario en la entrada analógica para que se produzca un cambio en la combinación binaria en la salida.

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Tiempo de conversión

Es el tiempo de tiempo necesario para que se realice la tarea de conversión en las condiciones más desfavorables.

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Transcodificadores

Sirven para convertir un código a otro código (de BCD natural a Aiken, de binario natural a BCDnatural, de BCD natural a binario natural, etc).

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Muchas Gracias

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por su atención …

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