5. el-amplificador_operacional

ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALESACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES

Los sistemas mecatrónicos para su control ypresentación de resultados requieren de sensores quepermitan adquirir sus señales físicas.

Acondicionamiento de Señales

Mecatrónica Ing. Felipe Peña R. CTS

Sistema mecánico

Señales Fisicas(Sensores)

ActuadoresCircuitos de

mando/controlPotencia

Presentación de datos


LEDDisplays

LCDPc

Referencia

Señales Físicas(Sensores)


La señales entregadas por los sensores deben ser adecuadaspara el respectivo procesamiento. Dichas señales son débiles,ruidosas, no lineales, son analógicas y se desea digitalizarlas oviceversa y/o recurrir cambio de variable (Resistencia a voltaje,corriente a voltaje, etc.)

Proceso de Acondicionamiento de Señales

ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALESACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES


Proceso de Acondicionamiento de Señales

1.- Protección para evitar daño al siguiente elemento2.- Convertir señales de un tipo a una adecuada 3.- Obtención del nivel adecuado de la señal (Amplificar la señal)4.- Eliminar y reducir el ruido (Filtros)5.- Manipulación de la Señal (Convertir una señal a otro Digitalización)

Es un circuito integrado versátil de bajo costo queconsiste en una configuración de transistores,resistencias y capacitores internos.

La configuración externa permite crear una ampliavariedad de circuitos:

Amplificadores

EL AMPLIFICADOR OPERACIONALEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Amplificadores

Integradores

Sumadores

Diferenciales

Comparadores

Convertidores A/D y D/A

Filtros Activos

Amplificadores de muestreo y retenciónMecatrónica Ing. Felipe Peña R. CTS

Es un Amplificador con entrada diferencial y salida única que contieneuna ganancia alta en CD en general de 100000 veces o mas y unaimpedancia alta.

Tiene una entrada inversora (-) y no inversora (+)

Se alimenta entre tensión + o – y gnd se refieren todos a tierra





LM741LM324LM348TL084

El AO en ambas entradas tiene impedancia infinita por tanto no extraecorriente del circuito de ingreso 2MΩ

Tiene Ganancia infinita

Tiene impedancia de salida cero el voltaje no depende de la corrientede salida.


0== −+ II

−+ = VV

de salida.


Vi

VoG =

AMPLIFICADOR INVERSORAMPLIFICADOR INVERSOR

)()(

0)(

+=−=+

vv

v

1*1

2*2

IRVi

IRVo

==


1

2012

210

12

0

21

R

R

Vi

VR

Vi

R

VoR

Vo

R

Vi

IeIdespejando

I

III

−=

−=

+=

=+=

EL AMPLIFICADOR NO INVERSOREL AMPLIFICADOR NO INVERSOR

2

)()(

)(21

2)(

R

VV

ViVRR

RVoV

−=+=+

+=−


2

11

02

12012

2

R

R

Vi

VR

RR

Vi

V

ViRR

RVo

+=

+=

=+

PROBLEMASPROBLEMAS

Calcular la relación de amplificación de los siguientes circuitos:

SEGUIDOR DE VOLTAJE


Sumador Inversor

AMPLIFICADOR SUMADORAMPLIFICADOR SUMADOR

++−=

++−==+++

K

K

K

3

3

2

2

1

1

)321(

0321

R

V

R

V

R

V

Rf

Vo

iiiIf

iiiIf


++−=

++−=

K

K

33

22

11

3

3

2

2

1

1

321

R

RfV

R

RfV

R

RfV

Vo

R

V

R

V

R

VRfVo

RRRRf

∑=

−=n

i Ri

ViRfVo

1

Sumador No Inversor

AMPLIFICADOR SUMADORAMPLIFICADOR SUMADOR

=−

=+

++=+

++=+++=

5)(

4*4)(

3

3

2

2

1

1*4)(

)321(*4)(

3214

RVoV

IRV

R

V

R

V

R

VRV

IIIRV

IIII

K

K

K


+

++=

+=++

−=++

=−

5

65*

3

3

2

2

1

1*4

65

5)

3

3

2

2

1

1(*4

)()(65

5)(

R

RR

R

V

R

V

R

VRVo

RR

RVo

R

V

R

V

R

VR

VVRR

RVoV

K

K

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL

22

)(

1

)(

1

22

)(

1

)(2

2

)12

2(1)(

R

Vs

R

V

R

V

R

VR

VsV

R

VV

IsIRR

RVV

−−=−−

−−=−−=

+=+


)21(1

21

2*2)

1

21)(

12

2(1

1

2*2)

1

21)((

1

2)

2*1

21)((

2

1

2)

2

1

1

1)((

2

VVR

RVs

R

VR

R

RR

RR

RVVs

R

VR

R

RRVVs

R

V

RR

RRV

R

VsR

V

RRV

R

Vs

−=

−++

=

−+−=

−+−=

−+−=

COMPARADORESCOMPARADORES

VccVV

VccVV

−=≤+=≥

21

21


TermocuplaTermocupla


Señales de IngresoSeñales de Ingreso

Vi

1V


-1V

Vref

V2

-4,5V

-2V

Muestreo

Es el tiempo de adquisición de una muestra de una señal periódicamente

Cuantificaciónasignación de niveles de voltaje referido a un valor máximo en función del numero de combinaciones.

CONVERSIÓN DAC/ADCCONVERSIÓN DAC/ADC

función del numero de combinaciones.

Codificación

asignación de Código a cada uno de los niveles


CONVERTIDOR DIGITAL ANALOGICO CONVERTIDOR DIGITAL ANALOGICO DACDAC


CONVERTIDOR ANALOGICOCONVERTIDOR ANALOGICO--DIGITAL ADCDIGITAL ADC


5. el-amplificador_operacional

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