1 Norberto Cañas de Paz Departamento de Informática Aplicada EUI-UPMIntroducción al Acondicionamiento de Señal con Amplificadores Operacionales Norberto Cañas de Paz Departamento de Informática Aplicada EUI-UPM

2 Indice Introducción Circuitos con realimentación negativa FiltrosConvertidores D-A y A-D NCP

3 Amplificadores operacionalesPueden 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

4 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

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

6 Circuitos con realimentación negativaAmplificador inversor Amplificador inversor ideal NCP

7 Amplificador no inversorAmplificador no inversor ideal NCP

8 Seguidor de tensión Es un amplificador no inversoren 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

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

10 Amplificador restadorAplicando el principio de superposición vO = vO1 + vO2, donde vO1 es vO con v2 = 0 y vO2 es vO con v1 = 0 NCP

11 Diferenciador Integrador NCP

12 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

13 Filtros activos Filtro paso bajo con gananciaPara 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

14 Filtro paso alto con gananciaPara frecuencias altas Frecuencia de corte NCP

15 Filtro paso banda Para frecuencias altas Frecuencias de corte NCP

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

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

18 Especificacion de un CDARango de fondo de escala (FSV) Valor de fondo de escala (FSR) Resolución NCP

19 Especificacion de un CDAOffset Ganancia NCP

20 NCP

21 Convertidores AD CAD b0 b1 b2 Bn-1 vI DO VREF INICIO Fin ConversiónNCP

22 Especificacion de un CADOffset. 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

23 Especificacion de un CADLínea 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

24 Circuitos de conversión DAResistencias con peso NCP

25 Resistencias en escaleraNCP

26 Circuitos de conversión ADConversión por aproximaciones sucesivas NCP

27 Conversión flash NCP