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

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

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

Ángeles Alvarado Poblete
hace 8 años
Vistas:

1 UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRONICA ETN 404 Mediciones Eléctricas Docente: Ing. Juan Carlos Avilés Cortez. 2014

2 El amplificador Operacional El Amplificador Operacional es un amplificador de gran ganancia, empleado para llevar a cabo múltiples funciones (filtrado analógico, rectificación, acoplamiento...) Circuito integrado básico

empleado para llevar a cabo múltiples funciones

3 MODELO SIMPLIFICADO DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

4 MODELO SIMPLIFICADO DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

5 MODELO SIMPLIFICADO DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Valores típicos

6 APROXIMACIÓN IDEAL DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

7 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 interna del A.O y de rin y rout

del A.O. => Los circuitos son independientes de la ganancia interna del A.

8 Amplificador no inversor

9 Amplificador inversor

10 Seguidor de voltaje

11 Amplificador sumador

12 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

13 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

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

15 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.

Los circuitos de muestreo-retención toman una muestra de la señal (Sample) y mantienen fijo su

17 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.

18 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.

retensión y se obtenga como resultado una tensión de salida que

19 Circuito elemental de muestreo y retención. En la imagen el conmutador se encuentra en posición de retención.

20 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:

velocidad de muestreo fs debe ser al menos el doble

21 Circuito Práctico Q ON camino baja impedancia para cargar C con la señal analógica. Q OFF tiempo de conversión para A/D.

22 Ejemplo: ZoutA1 10 ohms. Rencendido Q 10 ohms. T carga o T adquisición = 10 microseg. Vpp = 10 V. IA1máx = 10 ma. Exactitud de 1%. Corriente para un capacitor:

23 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: Cmáximo = (10 ma)*(10 microseg) / 10 V = 10 nf.

24 La constante de carga de tiempo para C cuando Q esta en ON: = constante de tiempo de carga (seg.) R = impedancia de salida. C = valor de capacitancia de C (faradios).

25 Para una exactitud de 1 %:

26 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:. Cmax = 10 nf

27 Conversores A/D 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 Un conversor A/D representa el rango infinito de Valores analógicos de entrada dentro de un rango limitado de códigos digitales de salida.

28 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 conversor.

29 1. Conversor A/D paralelo o flash

30 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.

31 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. o Ventaja : Es un método de conversión muy rápido.

32 2. Conversor Contador y Rampa Digital

33 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.

34 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 máximo de conteo Mucho tiempo.

35 Tiempo de conversión variable.

37 3. Conversor A/D por aproximaciones sucesivas

38 Conversor A/D por aproximaciones sucesivas

39 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 RAS (o SAR): Registro de aproximaciones sucesivas Comparador

40 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.

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

42 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).

43 Visualización

44 Muchas Gracias por su atención

Documentos relacionados

Tema 9. Convertidores de datos

Tema 9. Convertidores de datos Roberto Sarmiento 1º Ingeniero Técnico de Telecomunicación, Sistemas Electrónicos UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales