Circuitos con amplificadores operativos Auto-Cerados (ART1068S)

Los circuitos integrados MCP6V01/2/3 de Microchip (www.microchip.com) poseen características que posibilitan su aplicación en equipos portátiles, acondicionamiento de sensores, medidas de temperatura, corrección de offset DC e instrumentación médica. En este artículo, basado en la propia hoja de datos del componente mostramos algunas configuraciones para estos componentes.

Los amplificadores operativos MCP6V01/2/3 poseen corrección de la tensión de offset de entrada incluso para desvíos muy pequeños. Estos componentes poseen un producto gancho-banda pasante de 1,3 MHz y rechazan fuertemente ruidos de conmutación. La ganancia unitaria es estable y no tiene ningún ruido 1 / f. El PSRR y el CMRR es excelente y pueden funcionar con una tensión tan baja como 1,8 V que drenan sólo 300 uA de corriente por amplificador. En la figura 1 tenemos los pinos de los componentes de esta familia.

Figura 1 - Pines de los amplificadores operacionales MCP6V01 / 2/3

El circuito típico de aplicación se muestra en la figura 2.

Figura 2 - Circuito típico de aplicación.

Otras características destacadas:

• Los Drift: +/- 50 nV / oC (max)

• Vos: +/- 2 uV (max)

• PSRR: 130 dB (min)

• CMRR: 130 dB (min)

• Io: 300 uA

• Salida / entrada rail-to-rail

• Tensión de alimentación: 1,5 a 5,5 V

Circuitos:

En la figura 3 tenemos el modo de acción normal de este amplificador, donde se obtiene el auto-cero.

Figura 3 - Modo normal de funcionamiento del amplificador en el cero de un circuito.

En la figura 4 tenemos el modo de operación para el auto-cero de un circuito.

Figura 4 - Operación en el modo de auto-cero.

1. Puente de Wheatstone - 1

En la figura 5 tenemos una aplicación típica de estos amplificadores operativos en un puente de Wheatstone. El dispositivo se muestra importante en este tipo de aplicación donde las señales son débiles y el ruido en modo común intenso. Como el circuito no es simétrico, la salida tiene sólo una polaridad (single-ended).

  Figura 5 - Aplicación en un puente de Wheatstone.

2. Puente de Wheatstone - 2

Un circuito que tiene una excursión tanto para valores positivos como negativos (totalmente diferencial) se muestra en la figura 6, siendo indicados para puentes de sensores como los que hacen uso de sensores de presión y de temperatura. Este circuito presenta un alto rendimiento en comparación con el anterior.

Figura 6 - Circuito diferencial para puentes con sensores de presión, temperatura, etc.

3. Circuito Sensor con RTD

En la figura 7 tenemos una aplicación de los amplificadores operativos con auto-cero con sensor RTD. Este circuito excita directamente la entrada de un ADC.

Figura 7 - Circuito para sensor RTD usando dos amplificadores operativos excitando directamente un ADC.

El circuito está diseñado para operar con RTD de 3 terminales, corrigiendo la influencia de la resistencia del cable de conexión (Rw). La resistencia R1 no afecta la tensión de salida sólo para equilibrar las entradas de los amplificadores operativos. Una falla en el RTD puede ser detectada, pues la tensión de salida saldrá del rango de valores previsto.

4. Amplificador para Par Termoeléctrico - 1

La utilización de los amplificadores operativos de esta serie con pares termoeléctricos se muestra en la figura 8.

Figura 8 - Aplicación con par termoeléctrico

Este circuito utiliza sólo un amplificador operacional, teniendo una salida única referenciada a la tierra.

5. Amplificador para par termoeléctrico - 2

Una configuración mejor implementada se muestra en la figura 9.

Figura 9 - Otra configuración para par-termoeléctrico con circuito regulador de tensión.

El MCP1541 produce una tensión de salida de 4,10 V con una alimentación de 5 V. Esta tensión está conectada a la escalera de resistencias de 4,100 y 1,322 ohms produce una tensión y resistencia equivalente de Thevenin de 1,00 V y 250 R. O resistor de 1,322 ohms se combina en paralelo con el resistor r de la parte superior produciendo un resistor equivalente de, 569 ohms. V4 debe ser convertida a la forma digital y luego corregida de acuerdo con la no linealidad del termopar. El ADC puede utilizar el MCP1541 como fuente de tensión de referencia.

6. Comparador de precisión

Completamos la serie de circuitos de aplicaciones con un comparador de precisión. En este circuito tenemos una etapa de alta ganancia antes de la entrada para mejorar el rendimiento. El circuito se muestra en la figura 10. No se recomienda utilizar el MCP6V01 como comparador propiamente dicho, dada sus características que requieren un bucle de realimentación.

Figura 10 - Comparador de precisión.

Conclusión

Amplificadores con características específicas, como el descrito en este artículo, posibilitan la implementación de soluciones de alto rendimiento con menor número de componentes. Los amplificadores con funciones auto-cero son un ejemplo de esta gama de aplicaciones. El lector podrá obtener mucho más en el datasheet de los componentes sugeridos, bajándolo directamente del sitio de Microchip.