Instrumentos de mediciones

Cátedra de Instrumentos y Mediciones – Docente: Adrián E. Ronconi

4 Instrumentos electrónicos.
4.1 Diagrama en bloques:
Estos instrumentos están basados en conversores digitales los cuales realizan un muestreo basado en el teorema de Nyquist, de este modo logran una precisa inspección de la señal a medir. Al ser digitales poseen propiedades que los diferencian de los analógicos. El desgastees mínimo con el uso y son mucho más robustos a los golpes ya que están calibrados por valores resistivos que normalmente no varían.

Figura 4.1: Esquema en bloques de un instrumento electrónico.

Los dos primeros bloques de la figura 4.1, son conocidos también como “Sample and Hold”, son necesario cuando se debe muestrear una señal que varia con el tiempo, lo que hace es mantener un valorconstante de la señal de entrada mientras se realiza la cuantización y la codificación.

4.2 Amplificadores Operacionales:
El concepto original del AO (amplificador operacional) procede del campo de los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre de amplificador operacional deriva del concepto de unamplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados. Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estabandeterminadas sólo por estos elementos de realimentación. De esta forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al nacimiento de una nueva era en los conceptos de diseño de circuitos.

4.2.1 Amplificador ideal:
En la figura 4.2 se muestra un amplificador idealizado. Es un dispositivo de acopledirecto con entrada diferencial, y un único terminal de salida. El amplificador sólo responde a la diferencia de tensión entre los dos terminales de entrada, no a su potencial común. Una señal positiva en la entrada inversora (-), produce una señal negativa a la salida, mientras que

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMES INGENIERÍA EN AUTOMATIZACIÓN YCONTROL INDUSTRIAL

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la misma señal en la entrada no inversora (+) produce una señal positiva en la salida. Con una tensión de entrada diferencial, Vd, la tensión de salida, Vo, será a.Vd, donde a es la ganancia del amplificador. Ambos terminales de entrada del amplificador se utilizarán siempre independientemente de la aplicación.La señal de salida es de un sólo terminal y está referida a masa, por consiguiente, se utilizan tensiones de alimentación bipolares (±). Teniendo en mente estas funciones de la entrada y salida, podemos definir ahora las propiedades del amplificador ideal. 1. Ganancia de tensión infinita: a = ∞ 2. Resistencia de entrada infinita: Ri = ∞ 3. Resistencia de salida cero: Ro = 0 4. Ancho de bandaInfinito: BW = ∞ 5. Tensión offset de entrada cero: Vo = 0, siVd = 0

Figura 4.2: Esquema de un amplificador idealizado.

A partir de estas características del AO, podemos deducir otras dos importantes propiedades adicionales: 1) Puesto que, la ganancia en tensión tiende a infinita, cualquier señal de salida que se desarrolle será el resultado de una señal de entrada infinitesimalmente pequeña. 2)Como la tensión de entrada diferencial tiende a ser nula, y además la resistencia de entrada tiende a infinita, no existe flujo de corriente en ninguno de los terminales de entrada. Estas dos propiedades pueden considerarse como axiomas, y se emplearán repetidamente en el análisis y diseño del circuito del AO. Los cinco criterios básicos que describen al amplificador ideal son fundamentales, y...