Norberto Cañas de Paz Departamento de Informática Aplicada EUI-UPM 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 NCP

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

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

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

Circuitos con realimentación negativa Amplificador inversor Amplificador inversor ideal NCP

Amplificador no inversor Amplificador no inversor ideal NCP

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

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

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

Diferenciador Integrador NCP

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

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

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

Filtro paso banda Para frecuencias altas Frecuencias de corte NCP

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

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

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

Especificacion de un CDA Offset Ganancia NCP

NCP

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

Especificacion de un CAD 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 NCP

Especificacion de un CAD 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. NCP

Circuitos de conversión DA Resistencias con peso NCP

Resistencias en escalera NCP

Circuitos de conversión AD Conversión por aproximaciones sucesivas NCP

Conversión flash NCP