Amplificadores Y Bits
Enviado por fabianeduardof • 8 de Septiembre de 2013 • 1.527 Palabras (7 Páginas) • 200 Visitas
Amplificadores y Bits
Nicole Ramírez Rodríguez, Juan Camilo Rodríguez, Fabián Eduardo Flórez
Abstract – El siguiente articulo presenta un informe basado en la lectura Amplifier and bits: An introduction to Selecting Amplifiers for Data Converter de Texas Intruments. El objetivo general del documento es discutir diferentes consideraciones que se deben tener en cuenta para conectar un conversor análogo digital, discutiendo ancho de banda, manejo de entradas análogas al ADC, suministro de potencia, ruido, distorsión, entre otras.
INTRODUCCION
Este documento es un informe detallado de la exposición que se realizará acerca de como seleccionar un amplificador para conversores y discutir cada una de las especificaciones de cada tema.
LA IMPORTANCIA DE UN BUFFER
Muchos de los conversores análogos-digital que existen no tienen un rango de voltaje a la entrada que coincida con el rango presentado por la fuente de voltaje pero hay casos en los cuales el voltaje de la fuente coincide perfectamente con el ADC, en estos casos es cuando tentativamente podría ser eliminada una etapa de buffer, sin embargo existen diferentes factores en los cuales debería existir una etapa de amplificación.
Las señales de las fuentes no necesariamente son de baja impedancia, claramente un ADC puede cargar la fuente afectándola. Cuando usamos el buffer este nos permite manejar una impedancia de entrada suficientemente alta para que no ocurra esto, además la salida del amplificador puede ser de baja impedancia y bien adecuada para manejar el ADC.
El buffer permite reducir efectos capacitivos: Muchos ADCs presentan cargas capacitivas como resistivas a la entrada que deben ser necesariamente desacopladas. Este también permite la conversión de señales sencillas a señales diferenciales.
ANCHO DE BANDA
Teoría de Retroalimentación
Vo/Vi= A/(1+AB)
A > Ganancia de Lazo Abierto
AB > Ganancia de Lazo cerrado
El lazo cerrado modifica el abierto A por 1+AB
En la figura 1 se observa que el sacrificio en ganancia es acompañado por un incremento en ancho de banda desde 100 Hz a 50 KHz.
Figura 1. Bode Lazo Cerrado
Ganancia de lazo cerrado no inversora
Figura 2. Etapa de ganancia no inversora
Vo/Vi=1+RF/RG
Esta ecuación es la función de transferencia del amplificador
Y esta
RG/(RF+RG)=La proporcion de salida de voltaje
realimentado a la entrada
GBP= Ganancia de lazo cerrado no inversora * ancho de banda lazo cerrado
RG es la ganancia del resistor
RF es el resistor de la etapa de realimentación
Ganancia de lazo cerrado inversora
Figura 3. Etapa de ganancia inversora
Vo/Vi=-RF/RG
Figura 4. Efecto de etapa inversora sobre la ganancia
A partir de esta graficas y ecuaciones podemos concluir que para aplicaciones de alta velocidad se debería usar una configuración no inversora, pero si lo que queremos son aplicaciones que mejoren el rechazo de modo común, ruido y distorsión armónica, la configuración inversora debería ser usada.
Démonos cuenta que cuando las resistencia RF y RG son iguales la ganancia es reducida por 1/2.
Margen de seguridad de ancho de banda
El margen de ganancia esta relacionado al porcentaje de error en ganancia usando las diferentes configuraciones vistas anteriormente (inversora o no inversora).
Figura 5. Margen de seguridad
Figura 6. Tabla Margen de seguridad VS Error de ganancia
Claramente si se quiere más precisión, el margen de ganancia debería ser aumentado. Para la figura 5 si se desea una ganancia de 40 dB, esto quiere decir que la máxima frecuencia que se puede usar es 1KHz. Entre mas margen de seguridad obviamente es menos el error de ganancia.
SLEW RATE
Esta definido como la taza de cambio de voltaje en la salida causada por un paso de cambio en la entrada.
Respecto a señales de gran ancho de banda se vuelve importante cuando los niveles de señal son grandes es decir cerca al rail del amplificador operacional, o señales que su naturaleza no es sinusoidal (ondas cuadradas, pulsos, triángulos, diente de sierra), las cuales contienen componentes armónicas en frecuencia que exceden a las del amplificador.
Figura 7. Slew Rate
SR=2πfv
f=Frecuencia de la señal
v=Voltaje pico
Controlar el slew Rate permite realizar compensaciones capacitivas internas que aseguran la estabilidad del circuito.
RUIDO Y BITS
El primer paso es especificar el ruido como una función de el ancho de banda dando constantes de ruido blanco en nV ó μV/ √Hz. Esta no es valida para bajas frecuencias (Ruido rosa).
El
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