Haz una pregunta
  Foros de Electrónica » Diseño analógico » Diseño de circuitos en general
Foros Registrarse ¿Olvidaste tu contraseña?

Temas similares

20/02/2010 #1


Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discretos
Lo primero saludar a todo el mundo pues soy nuevo en el foro.

Mi problema es que tengo que diseñar un amplificador a base de componentes discretos con las siguientes características:

-ganancia en tension: 100 +/- 1 (sin carga)
-ancho de banda: > 1Khz
-corriente máxima en la salida: >50mA
-Impedancia de entrada > 1Mohm
-impedancia de salida < 10ohm
-Tension de offset < 1mV
-cortocircuitable a la salida de forma indefinida.
-sin sobreimpulsos frente a excitaciones de tipo escalón
-tension de alimentacion: +/- 15v

Yo normalmente estoy acostumbrado al análisis teórico de circuitos, pero nunca he diseñado ninguno, por lo que no se muy bien por donde empezar.
Sé que debería utilizar una red de realimentacion para ganar estabilidad (y evitar los sobreimpulsos), y que el amplificador debería de constar de una entrada diferencial(alta impedancia), una etapa intermedia de alta ganancia y una etapa de salida de baja impedancia.

Pero aparte de esto no se ni por donde empezar... ¿fijo lo primero la polarización de los transistores mediante fuentes de corriente y empiezo a probar?... ¿Que me recomendais? ...estoy bastante perdido...

Cual es el mejor programa para simular estos casos? OrCad, Proteus...?


Muchas gracias a todos por la antencion
20/02/2010 #2
Excluido


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
Componentes discretos te refieres a resistencias y transistores?
quieres hacer un operacional?

Te recomiendo si es asi, que busques sobre amplificadores diferenciales, que es el corazon de un opamp, constan de dos transistores en los cuales las bases son las entradas inversora y no inversora.
Tambien sobre la fuente de corriente widlar. Se usa para polarizarlos.
Ya que encuentres el tema entonces ya empezamos con dudas y el diseño.
20/02/2010 #3

Avatar de cosmefulanito04

Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
Aca te subo la parte de operacionales que te mencione. Ahi tenes el circuito de un amplificador instrumental con las caracteristicas principales que este tiene. Hasta donde se, te sale mas barato armarlo con operacionales discretos (por ej. lm358 o 324) que comprar uno ya hecho en un integrado.
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: pdf CAPIOCHO.pdf (391,4 KB (Kilobytes), 106 visitas)
20/02/2010 #4


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
electroandres dijo: Ver Mensaje
el link sigue valido, lo unico que rapidshare aveces tiene los servidores ocupados, intenta descargarlo cada dos minutos hasta que se de
Ah!, muchas gracias ahí logre ponerlo a descargar para echarle una mirada a todo el material, según comentan en taringa parece muy muy bueno...
Muchas gracias electroandres.
20/02/2010 #5


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
Muchas gracias me mirare los apuntes.

El profesor nos dio una idea para empezar que puede ser esta:
http://img20.imagevenue.com/img.php?..._122_544lo.jpg

El problema es que no se como por donde empezar para conseguir los valores que me piden, imagino que tendre que utilizar fuentes widlar para polarizar los transistores e intentar conseguir una ganancia en lazo abierto lo mas grande posible, pero no se por donde empezar...

Muchas gracias a todos
20/02/2010 #6

Avatar de cosmefulanito04

Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
Veo que en realidad buscas hacer un operacional con elementos discretos. El libro (del link original) que te pase en la 1era parte tenes casi toda la informacion de lo que estas buscando.

Y sobre la fuente de corriente, la fuente widlar es muy linda y todo, pero es complicado el calculo de las resistencias (si no me equivoco dependia de logaritmos), mi recomendacion es usar o diodos o fet, la 1era es la mas sencilla y la mas util a mi manera de ver, ya que es termicamente balanceado (no como sucede con la widlar o la espejo) y el calculo es realmente muy sencillo:



Supongamos que queres 1mA en la fuente (osea 500 uA en cada transistor de tu entrada diferencial), entonces el calculo es este:

Vd= 0,7 V

Vbe=0,7 V => VR2=2*Vd-Vbe=0,7V (Aca esta la magia, siempre tenes 0,7 V en la resistencia del emisor y en caso de derivas termicas el Vd baja lo que provoca que la Vbe baje, dejando al transistor abierto)

Si quiero 1mA => IR2=VR2/R2 => R2=VR2/IR2=0,7v/1mA=700 Ohm => R2=680 Ohms (valor comercial)

Eso seria todo, en el circuito la RL equivale a los 2 transitores de la entrada diferencial y R3 la tenes que calcular en funcion de la corriente de conduccion que necesitan los diodos (siempre dale un poco mas). En este ej. los polarice con 7mA, pero dependara del modelo de diodo que coloques ahi.

R3=(Vcc-2Vd)/IFd=(12V-1,4V)/7mA=1514 Ohms => R3=1,5kOhms
20/02/2010 #7


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
ok ya he conseguido descargarme el libro, mañana me pondre con ello y ya os comentare lo que va saliendo.

Muchas gracias por todo
20/02/2010 #8
Excluido


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
El problema de tu fuente con diodos, es que es muy suceptible a la temperatura. Las fuentes espejo y widlar son sencillas de calcular, solo que de principio te asusta, pero son mucho muy sencillas, en 3 minutos tienes los calculos de las resistencias.

Si gustas, te ayudo con los calculos, tanto del espejo o widlar como de los diferenciales, solo que estudiale poquito para que hablemos el mismo "idioma".

Ese diagrama que pusiste ahi efectivamente es un operacional completo, solo que en vez de poner fuente de corriente, usan una simple resistencia. Puede funcionar, solo que no es tan estable. Estudiale poquito para que sepas cuales requerimientos necesitas exactamente y hechamos manos a la obra.
Repito, es muy sencillo una vez que se entiende. Salu2!
21/02/2010 #9

Avatar de cosmefulanito04

Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
Yo diria que todo lo contrario, una fuente de diodo actua como proteccion contra un posible embalamiento termico. Al aumentar la temperatura la tension en el diodo se hace cada vez mas pequeña:



De esta manera, si la temperatura es extremadamente grande, la tension base emisor empezara a bajar y por lo tanto la VRE tambien ocasionando que Ic deba bajar tambien, gracias a esa RE la corriente baja y no se genera una especie de realimentacion positiva.

En cambio en una fuente espejo al no haber una presencia de RE, la presencia de un posible embalamiento termico es mas factible, ya que no hay nada que lo frene. Lla fuente Widlar no se ve afectado por este problema pero si por otros.

Esas 2 fuentes tienen un problema importante, ambas deben tener 2 transistores con las caracteristicas lo mas parecida posible (mas la espejo), por lo que muchas veces se debe emplear transistores que se encuentren en un mismo integrado (como el ya casi extinto 3086). Por otro lado, si por algun motivo necesitarias cambiar la fuente en vez de 12 a 15 V, todos los calculos se van por los caños

Este sencillo circuito, no requiere de transistores con las mismas caracteristicas (de hecho solo usas 1), y si cambias la fuente de 12 a 15 o 20V, la caida en los diodos seguira siendo 1,4V.
21/02/2010 #10


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
antiworldx, coincido con cosmefulanito04..

Un circuito con transistores puede sufrir variaciones (lo que observamos mediante un analisis de estabilidad) debido a la corriente de fuga Ico, la tensión Vbe, y la variación del B(Beta o Ganancia). Todos los parámetros mencionados son dependientes de la temperatura, pero el de mayor influencia es Vbe.

Entonces se busca estabilizar el circuito frente a la temperatura (variación de Vbe frente a la temperatura), teniando compensaciónes como (es decir, buscamos mantener la polarización estática, corriente constante):
  1. Compensación con 1 diodo
  2. Compensación con 2 diodos
  3. Fuente Espejo
  4. Fuente Widlar
  5. Otras (Combinación de la espejo y Widlar)

1) Compensa, pero nunca reducimos el efecto de la temperatura sobre Vbe a cero.
2) Cumpliendo una condición (Sobre las Resistencias) podemos llegar a efecto cero.
3) Es una derivación de la compensación con 1 solo diodo, en la cual no dependemos de RE.
4) Se busca que las resistencias no sean de valores elevados, con lo cual no ocupan lugar en el integrado (en una fuente espejo, las corrientes de polarización son muy chicas, lo que lleva a resistencias muy grandes, y consecuentemente aumenta el espacio a ocupar en el integrado).

Bueno, para tu trabajo, primero es diseñar un amplificador operacional, y teniendo éste, pasar a diseñar el amplificador de instrumentación (Que se puede armar con 3 operacionales).

De lo explicado anteriormente, optaría como te dijo cosmefulanito04 por la compensación con 2 diodos (La espejo y Widlar ya son para integrados).
Y luego te quedaría ver:

Amplificador Diferencial.
Amplificador Cascodo, como desplazador de nivel de continua.

Ahora, que laburo hermano! Suerte!

Saludos!
21/02/2010 #11


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
Bueno al final he intentado seguir el modelo de operacional realimentado que nos indico el profesor, polarizando los transistores con espejos de corriente y fuentes widlar, esto es lo que he conseguido.

http://img191.imageshack.us/i/001sp.jpg/
http://img189.imageshack.us/i/002ksj.jpg/
http://img684.imageshack.us/i/003keu.jpg/

Tecnicamente me faltan los valores de R1 y R2 adecuados para obtener una ganancia en lazo abierto suficientemente grande como para que al realimentar la ganacia total sea 100. Pero no se muy bien como....

y cual es la Hfe de un BC107?? porque en las hojas de caracteristicas pone que con una IC de 2 mA, la Hfe esta entre 125 y 250, asi que he cojido 150 para los calculos.
y cual es la Hoe??

Tampoco estoy seguro de que lo que tenga hecho hasta ahora sea correcto...


Muchas gracias a todos por la ayuda
21/02/2010 #12
Excluido


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
(La espejo y Widlar ya son para integrados).
Tienes razón, olvidé ese detalle. Solo como un comentario sin insistir sobre el tema, al hacer practicas en laboratorio, los calculos empataron bastante bien en estas fuentes a pesar de usar transistores mas corrientes que comunes.

A fin de cuentas, polarizar el amplificador diferencial hasta con una resistencia operara correctamente, solo que el diferencial quedara esclavizado a operar sobre el voltaje por el cual fue diseñado.
21/02/2010 #13


GerarCR: Te adjunto la Hoja de datos del BC107, en donde está indicada para 2mA la h22e, es decir la hoe (Emisor Común). Si necesitas la admitancia de otra configuración solamente usas una ecuación para pasar de una a otra, por ejemplo:

hob = hoe / (hfe + 1) (Ecuación para pasar de hoe a hob)

Vi los documentos que adjuntaste, estoy por rendir Electrónica Aplicada I, así que ya me voy a hacer un tiempo para mirarlos, de paso también aprendo como hacerlo.

Saludos!
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: pdf BC107.pdf (20,6 KB (Kilobytes), 8 visitas)
21/02/2010 #14

Avatar de cosmefulanito04

Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
antiworldx dijo:
...Solo como un comentario sin insistir sobre el tema, al hacer practicas en laboratorio, los calculos empataron bastante bien en estas fuentes a pesar de usar transistores mas corrientes que comunes...
A mi me habia sucedido en la fuente espejo, que al querer usar dos transistores discretos (bc548), que no eran de la misma tanda, al parecer tenian algunas diferencias, lo que me ocasiono el problema de embalamiento termico, y la Ic se nos iba por lo caños.

GerarCR aca te dejo el tp del amplificador que tuve que hacer, le falta la parte de potencia, pero segun veo no lo necesitarias. A diferencia de tu amplificador, en este el diferencial tiene carga activa y a la salida va directamente a un emisor comun (eso lo podrias mejorar en funcion de lo que te pide tu profesor).

Cosas a tener en cuenta:

- A la salida a pesar de que no existe un capacitor tenes practicamente 0V de continua (esto se debe a la realimentacion)
- Q5 y Q6 funcionan como fuentes de corriente.
- Rs sirve para equilibrar las entradas y no tener un offset a la entrada.
- R1 fue calculada para otro tipo de diodos que no estaban en el simulador, te recomendaria recalcularla.
- El calculo de ganancia a lazo abierto esta bastante detallado
- El calculo de ganancia a lazo cerrado es demasiado vueltero (por decirlo de alguna forma), asi que para todos los calculos de diseño te recomiendo que aproximes la ganancia a lazo abierto como inf. para ahorrar calculos, el error es minimo.
- Por ultimo, es muy importante que tengas en cuenta en tu amplificador las posibles oscilaciones en alta frecuencia, para evitar eso, se suele usar un circuito compensador (un filtro pasa bajos), o usar un capacitor entre la base y el colector de Q7 de 33pf. El calculo de ese capacitor se realiza a partir de los modelos de giaccoletto (un lio de explicar)

Tene en cuenta que esto te puede servir para tener una idea de como realizar los calculos, despues tendras que adaptarlo a tus necesidades. Cualquier cosa avisa.
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: zip Amplificador.doc.zip (84,5 KB (Kilobytes), 46 visitas)
21/02/2010 #15


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
muchas gracias, mañana por la mañana me lo miro todo otra vez y ya os digo como va el tema.
22/02/2010 #16


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
Hola otra vez a todos,

Estoy intentando simular el circuito con Orcad-Pspice, y me da el siguiente error:

**** INCLUDING SCHEMATIC1.net ****
* source AMPLIFICADOR
R_R7 N01212 N002741 1k
R_R8 N003751 N03153 1k
R_R9 N03153 N002921 1k
V_V3 N14180 0
+SIN 0 0.1 1k 0 0 0
V_V1 N01020 0 15Vdc
V_V4 N05042 0
+SIN 0 0 1k 0 0 0
R_R1 N00663 N00700 1k
V_V2 0 N01212 15Vdc
R_R2 N00700 N00744 1k
C_C1 N01020 N00591 220n TC=0
R_R3 0 N00663 100k
R_R4 N01212 N00700 10k
R_R5 N03153 N00744 100k
R_R6 N00908 N00848 7.2k

**** RESUMING amplificador.cir ****
.END

ERROR -- Less than 2 connections at node N002741
ERROR -- Less than 2 connections at node N003751
ERROR -- Less than 2 connections at node N002921
ERROR -- Less than 2 connections at node N00591
ERROR -- Less than 2 connections at node N00908
ERROR -- Less than 2 connections at node N00848
ERROR -- Node N00591 is floating
ERROR -- Node N00908 is floating
ERROR -- Node N00848 is floating


Investigando un poco he llegado a la conclusion de que los transistores y los diodos no me los reconoce el Pspice (si el Orcad Capture), y he añadido las siguientes librerias en la simulacion de Pspice:

jpwrbjt.lib
analog.lib
jbipolar.lib
diode.lib
ediode.lib
ebipolar.lib
bipolar.lib
on_bjt.lib

Pero me sigue apareciendo el mismo error. ¿Alguien sabe por que puede ser?

Los transistores que estoy utilizando son bc107(npn) y bc307(pnp), y los diodos son normales.


Gracias a todos
22/02/2010 #17


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
Pusiste la masa del circuito??? Adjunta una foto del circuito que armaste a ver si salta algo a la vista.

PD: Las librerías para Spice están en el directorio C:\OrCAD\OrCAD_16.0\tools\capture\library\pspice . A lo mejor estás trabajando con las librerías de Capture que no son para simular. Adjunta las que te digo.

Saludos!
22/02/2010 #18


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
El circuito es el siguiente:



Todas las tierras tienen el nombre "0" (he leido que sino puede dar problemas).

Las librerias tenia las del directorio C:\OrCAD\OrCAD_10.5\tools\pspice\library, ahora he puesto las de C:\OrCAD\OrCAD_10.5\tools\capture\library\pspice pero sigue sin funcionar (estas librerias no tienen extension .lib sino .olb)

Para añadir las librerias, una vez creada la simulacion desde el pspice, voy a simulation->edit profile->configuration files-> y en la categoria libraries, le busco y le añado como "add as global".

Nose que puedo estar haciendo mal...

Gracias!
22/02/2010 #19

Avatar de cosmefulanito04

Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
Mira, de tu diseño se me hacen 3 cosas raras:

1- La fuente de corriente del diferencial esta conectada alrevez, osea la fuente en si esta bien pero la conexion con el diferencial no, fijate como conecte en mi amplificador el diferencial, el emisor de los mismos deben ir conectados a la fuente y en el colector, la resistencia (o como en mi caso, la carga activa) para polarizarlos.

2- Tampoco entiendo para que necesitas una salida clase A-B, si no estas trabajando con potencia, mucho sentido no tiene.

3- Por ultimo, ¿para que esta ese capacitor a la salida del diferencial? de la manera en que lo conectaste estarias puenteando la señal a masa, por lo tanto no tendrias nada a la salida.
22/02/2010 #20
Excluido


Respuesta: Diseño de un amplificador de intrumentación a partir de componentes discre
yo por eso mismo ya no opino... no entiendo bien que hace ese circuito
¿Tienes una mejor respuesta a este tema? ¿Quieres hacerle una pregunta a nuestra comunidad y sus expertos? Registrate

Buscar más temas sobre:
Lupa Diseño de circuitos en general

Alarmas, temporizadores, acondicionadores de señal...

Cerrar
Foros de Electrónica » Diseño analógico » Diseño de circuitos en general

Powered by vBulletin® Version 3.8.4
Copyright ©2000 - 2017, Jelsoft Enterprises Ltd.
Search Engine Optimization by vBSEO ©2011, Crawlability, Inc.