Configuraciones de control e instrumentación con amplificadores operacionales

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Configuraciones de control e instrumentación
Convertidor de voltaje a corriente
Una de las aplicaciones que tienen los amplificadores operacionales son los conversores de voltaje a corriente, es decir un voltaje de entrada puede utilizarse para controlar una corriente de salida. Estos circuitos son muy utilizados en diversos circuitos de instrumentación.
Esta configuración utilizarealimentación negativa serie-serie. Mide una tensión de entrada y genera una corriente. E lugar de fijarnos en la ganancia del circuito, nos fijaremos en la transconductancia, es decir ¿Qué tensión de entrada es necesaria para generar una determinada corriente de salida?
{draw:frame} El amplificador operacional excita una carga flotante (por carga flotante se entiende una carga que no se encuentrareferenciada a tierra) en algunos casos esto puede ser adecuado y en otros no. Con algún circuito adicional es posible generar una versión con una carga conectada a tierra.
{draw:frame}
En este circuito, dado que se utiliza el tipo de retroalimentación con entrada serie, podemos suponer que Z1 es infinita. La relación tensión corriente viene determinada por la resistencia de realimentaciónR1. Suponiendo Verror =0, toda la tención Vi cae en la resistencia R1, generando la corriente IR1. Como el amplificador operacional tiene una corriente de entrada igual a cero, toda la corriente IR1 fluye a través de la resistencia de carga RL. Ajustando la resistencia R1, la corriente de carga puede variarse.
Icarga=IR1
IR1=ViR1
Icarga=ViR1
Transconductancia(gm)=IcargaViTransconductancia(gm)=1R1
Por tanto, la transconductancia del circuito viene determinada por la resistencia de realimentación. Como es habitual, existen límites prácticos para el valor de R1. Si R1 y RL son demasiado pequeñas, existe la posibilidad de que el amplificador operacional genere una alta corriente de salida y entre en saturación. En el otro extremo, el producto de las dos resistencias y lacorriente Icarga no puede exceder el valor de las tenciones de alimentación. Por ejemplo, si R1 más RL es igual a 10kΩ, Icarga, no puede exceder el valor de 1,5 mA si se utilizan alimentaciones de ±15V.
Fuente de corriente constante alta con carga conectada a tierra
En ciertas aplicaciones, como recubrimiento electrolítico, es deseable alimentar una corriente alta, de valor constante, a unacarga conectada a tierra. El circuito de la figura proporcionara corrientes constantes arriba de 550mA siempre que el transistor disponga de un disipador de calor apropiado (arriba de 5W) y una beta alta (β>100). El circuito opera en la forma que sigue. El voltaje del diodo zener se aplica a un extremo de la resistencia de censado RS y a la entrada positiva del amplificador operacional. Dado que elvoltaje diferencial de entrada es 0 V, el voltaje zener se desarrolla a través de RS. Esta resistencia RS y VZ establecen la corriente en el mismo emisor IE constante a VZ/RS. Las corrientes de emisor y colector de un transistor de junta bipolar son casi iguales. Ya que la corriente del colector es la corriente de carga IL, e IL≈IE, la corriente de carga IL está determinada por VZ y Rs.
Si elamplificador operacional puede alimentar una corriente de base de más de 5 mA y si la beta del transistor es mayor de 100, entonces IL puede exceder 5 mA x 100 = 500mA. El voltaje a través de la carga no debe exceder la diferencia entre el voltaje de alimentación y el voltaje zener; de otra manera, el transistor y el amplificador operacional llegarán a saturación.
{draw:frame}
*Fuente decorriente 4 a 20 mA* con control digital
Cuando Eent es bajo, Q1 está en corte, lo cual a su vez interrumpe Q2. Q2 aparece entocnes como un circuito abierto con la resistencia de 400 Ω y la corriente del circuito, I, queda en 2V/500 Ω= 4 mA. E l voltaje normal de este circuito es 12V. Se necesitan 12V para VR1 más 1V para evitar que QB llegue a saturarse (15-(2+1)=12V).
Rectificadores de...
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