convertidor digital analógico
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Amplificadores OperacionalesConvertidor Digital-Analógico
El convertidor digital-analógico (CDA) transforma señales digitales en analógicas. En esta figura se ilustra un ejemplo usual de un CDA de cuatro bits
Amplificadores OperacionalesConvertidor Digital - Analógico
Éste puede realizarse de muchas maneras. Una realización simple es la escalera ponderada binaria que aparece en esta figura:
Amplificadores OperacionalesConvertidor Digital - Analógico
Los bits son ponderaciones según la magnitud de su valor de posición, por valor descendente de Rf/Rn, de modo que cada bit menor tiene la mitad de peso del inmediato superior. Éste es obviamente un amplificador sumador inversor. La salida se relaciona con las entradas. Así,
Amplificadores OperacionalesConvertidor Digital - Analógico
La entrada V1 se llama bit más significativo (BMS o MSB por sus siglas en inglés), en tanto que la entrada V4 es el bit menos significativo (BMES o LSB por sus siglas en inglés). Cada una de las cuatro entradas binarias V1,…,V4 sólo puede asumir dos niveles de tensión: 0 o 1V. Aplicando los valores adecuados de entrada y resistor de retroalimentación, el CDA arroja una sola salida, la cual es proporcional a las entradas.
Amplificadores OperacionalesConvertidor Digital - Analógico
Valores de entrada y salida del CDA de cuatro bitsEntrada Binaria [V1V2V3V4] Valor decimal Salida -Vo
0000 0 00001 1 0,1250010 2 0,250011 3 0,3750100 4 0,50101 5 0,6250110 6 0,750111 7 0,8751000 8 1,01001 9 1,1251010 10 1,251011 11 1,3751100 12 1,51101 13 1,6251110 14 1,751111 15 1,875
Amplificadores OperacionalesEjercicio de Convertidor Digital - Analógico
En el circuito del último amplificador operacional mostrado, sean Rf = 10kΩ y R1 = 10kΩ, R2 = 20kΩ, R3 = 40kΩ y R4 = 80kΩ. Obtener la salida analógica de las entradas binarias [0000], [0001], [0010],…,[1111].
Amplificadores OperacionalesAmplificadores para InstrumentaciónUno de los circuitos de amplificadores operacionales
más útiles y versátiles para medidas de precisión y controlo de procesos es el amplificador para instrumentación (AI), así llamado a causa de su extendido uso en sistemas de medición. Aplicaciones usuales de AI incluyen amplificadores de aislamiento, amplificadores de termopar y sistemas de adquisición de datos.
Amplificadores OperacionalesAmplificadores para Instrumentación
El amplificador de instrumentación es una prolongación del amplificador diferencial en cuanto que amplifica la diferencia entre sus señales de entrada. En esta figura que ya vimos anteriormente
Teníamos un amplificador para instrumentos, el cual suele constar de tres amplificadores operacionales y siete resistores. Para mayor comodidad, ese amplificador se reproduce a continuación
Amplificadores OperacionalesAmplificadores para Instrumentación
Amplificadores OperacionalesAmplificadores para InstrumentaciónEn este modelo, aparecen los mismos resistores
excepto por el resistor de ajuste de ganancia RG, conectado entre las terminales de ajuste de ganancia. Su símbolo esquemático es el siguiente
Por otro lado, ya hemos demostrado que
Donde la ganancia en tensión es
Amplificadores OperacionalesAmplificadores para InstrumentaciónVemos ahora que el amplificador para instrumentos
amplifica pequeñas tensiones de señales diferenciales sobrepuestas sobre tensiones en modo común mayores. Dado que las tensiones en modo común son iguales, se cancelan entre sí.
Señales diferenciales pequeñas montadas sobre señales en modo común mayores.
Amplificador para instrumentos
Señal diferencial amplificada, señal en modo no común
Amplificadores OperacionalesAmplificadores para InstrumentaciónEl AI tiene tres características principales:
•La ganancia en tensión es ajustada por una resistencia externa RG.•La impedancia de entrada de ambas entradas es muy alta y no varía al ajustarse la ganancia.•La salida vo depende de la diferencia entre las entradas v1 y v2, no de la tensión común a ellas (tensión en modo común).
Debido al difundido uso de los AI, los fabricantes los han desarrollado en unidades de un solo paquete. Un ejemplo usual es el LH0036, producido por National Semiconductor. La ganancia puede variar de 1 a 1000 por efecto de una resistencia externa, cuyo valor puede variar a su vez de 100Ω a 10kΩ.
Amplificadores OperacionalesEjercicio de Amplificador para
InstrumentaciónEn el último diseño circuital con amplificadores
operacionales mostrado, sean R = 10kΩ, v1 = 2,011V y v2 = 2,017 V. Si RG se ajusta en 500Ω, determine: a) la ganancia en tensión, b) la tensión de salida vo.