Acondicionamiento De Señales

TEMARIO

CAPÍTULO 3. ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES.
3.1. INTRODUCCIÓN.
La señal de salida de un sistema de medición en general se debe procesar de una
forma adecuada para la siguiente etapa de la operación. La señal puede ser por ejemplo,
demasiado pequeña, y sería necesario amplificarla; podría contener interferencias que
eliminar; ser no lineal y requerir su linealización; ser análoga yrequerir su digitalización;
ser digital y convertirla en análoga; ser un cambio de voltaje y convertirla a un cambio en
corriente de magnitud adecuada, etc. A todas estas modificaciones se les designa por lo
general con el término “Acondicionamiento de Señales”.
Los sistemas de instrumentación se pueden clasificar en dos clases principales:
analógicos y digitales. Los sistemas analógicostratan en forma analógica la información de
mediciones, se pueden definir como una función continua. Los sistemas digitales manejan
la información en forma digital. Una cantidad digital puede consistir en un número de
pulsos discretos y discontinuos cuya relación de tiempo contiene información referente a la
magnitud o naturaleza de la cantidad.
Procesos del acondicionamiento de señales
Lossiguientes son algunos de los procesos que se pueden presentar en el
acondicionamiento de una señal:
a) Protección para evitar el daño al siguiente elemento.
b) Convertir una señal en un tipo de señal adecuado. Sería el caso de cuando es necesario
convertir una señal a un voltaje de cd, a una corriente o presión.
c) Obtención del nivel adecuado de la señal. En muchos caso es necesario amplificaruna
señal para que esta pueda ser leída.
d) Eliminación o reducción de ruido. La forma más común es utilizar filtros.
e) Manipulación de la señal. Por ejemplo, convertir una variable en una función lineal.
3.2 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL.
El fundamento de numerosos módulos para el acondicionamiento de señales es el
amplificador operacional. Este es un amplificador de alta ganancia de cd, engeneral de
100.000 o más, y esta disponible como circuito integrado en chips de silicio. Tiene dos
entradas: una inversora (-) y otra no inversora (+). La salida depende de cómo se hagan las
conexiones de estas entradas.
3.2.1 Amplificador inversor.
La configuración del circuito se muestra en la figura 3.1.

Figura 3.1. Amplificador inversor.
La ganancia en voltaje del circuito es lasiguiente:

Vo
R
=− 2
Vi
R1

3.2.2. Amplificador no inversor.
La configuración del circuito se muestra en la figura 3.2.

Figura 3.2. Amplificador no inversor.
La ganancia en voltaje del circuito es la siguiente:

Vo
R + R2
=− 1
Vi
R1

3.2.3. Amplificador sumador.
La configuración del circuito se muestra en la figura 3.3.

Figura 3.3. Amplificador sumador.

La ganancia envoltaje del circuito es la siguiente: −
Si RA = RB = RC = ..... RN = R1 entonces: Vo = −

Vo V A VB VC
V
=
+
+
+ .... N
Vi R A RB RC
RN

R1
(V A + VB + VC + ....V N )
R2

3.2.4. Amplificador integrador.
La configuración del circuito se muestra en la figura 3.4.

Figura 3.4. Amplificador integrador.
La ganancia en voltaje del circuito es la siguiente:

dv
Vi
= −C o
R
dt3.2.5. Amplificador diferencial.
La configuración del circuito se muestra en la figura 3.5.

Figura 3.5. Amplificador diferencial.
La ganancia en voltaje del circuito es la siguiente: Vo =

R2
(V2 − V1 )
R1

3.2.6. Amplificador logarítmico.
La configuración del circuito se muestra en la figura 3.6.

Figura 3.6. Amplificador logarítmico.
V
La ganancia en voltaje del circuito es lasiguiente: Vo = −C ln( i ) = K ln Vi , donde
R
K es una constante.
3.2.7. Comparador.
Un comparador indica cuál de dos voltajes es mayor, y con este fin se puede utilizar
un amplificador sin retroalimentación u otras componentes. Uno de los voltajes se aplica a
la entrada inversora y el otro a la no inversora. Cuando dos entradas son iguales, no hay
salida.

Figura 3.7. Comparador.
3.3....