1.- Relación Estrella-Delta.
2.- Error de Compensación.
3.- Error de Ganancia.
4.- Coeficiente de temperatura de la ganancia.
5.- Error de No linealidad diferencial
6.- Error de No linealidad integral.
7.- Error de desplazamiento.
8.- Deriva del desplazamiento.
9.- Intensidad de polarización de entrada.
10.- Deriva de la intensidad de polarización de entrada.
11.- Intensidad de offset de entrada.
12.- Tensión de offset de entrada.
13.- Deriva de la tensión de offset.
14.- Rechazo de modo común.
15.- Relación de rechazo de modo común.
16.- Tensión de modo común.
17.- Ejercicio.
1) Relación Estrella-Delta
viernes, 25 de abril de 2008
Aplicando la ley de los cosenos, la cual permite calcular la longitud de un lado del triangulo conocidos los otros dos lados y la medida del ángulo comprendido entre ellos.
Figura 1. Configuración delta-estrella.
2) Error de compensación
El error de compensación esta definido como la diferencia entre la compensación nominal y la que realmente se tiene. Para el caso de un conversor analógico-digital, el punto de compensación nominal es el valor que se tiene en la entrada para obtener una salida igual a cero.
Cuando en la entrada se coloca este supuesto valor y en su salida se obtiene un valor diferente de cero, es justamente cuando existe un error de compensación. Esto bien puede corregirse ajustando los valores de compensación, y si no es posible ajustarlos, entonces se puede realizar en la etapa de análisis de los datos obtenidos, haciendo los ajustes necesarios en estos valores.
3) Error de ganancia
El error de ganancia se define como la diferencia entre el valor de ganancia nominal (ganancia esperada, calculada) y la ganancia real. Este valor se calcula cuando el error por compensación es nulo, caso contrario se obtendrá un error en un cálculo generado por otro error.
La figura siguiente muestra de forma simple el significado de este error. Cuando se tiene un valor conocido a la entrada del conversor, de espera un valor de salida determinado. Cuando la diferencia entre el valor esperado y el obtenido es constante e igual sin importar cual sea el valor en su entrada, entonces se trata de un error de ganancia. Este error es lineal y constante en todo el rango posible de entrada. Este error también es posible solucionarlo, aunque también se puede corregir en etapas posteriores.
4) Coeficiente de temperatura de la ganancia (Gain Tempco)
Es la variación de ganancia con la temperatura para un convertidor de datos u otro circuito. Generalmente está expresado en ppm/ºC.
5) Error de no-linealidad diferencial
El error de no-linealidad diferencial (Differential Nonlinearity DNL Error) es la diferencia entre la variación de tensión nominal que genera un cambio en un bit a la salida del conversor (1 LSB) y la variación real que debe ocurrir. Es decir, que si el cambio de tensión que debe ocurrir a la entrada para que haya un cambio en la salida de un bit es exactamente el esperado, entonces el error DNL es cero. En cambio, si para que haya un cambio en la salida, el diferencial de tensión a la entrada debe ser mayor (o menor) al que se especifica, entonces existe este tipo de error. Incluso este tipo de error puede generar que existan valores binarios de salida que nunca se lleguen a dar, debido que el rango de entrada tiene como respuesta una menor cantidad de valores debido al error citado (cuando el diferencial de tensión de entrada es mayor que el especificado para 1 LSB).
6) Error de no-linealidad integral
El error de no-linealidad integral (Integral Nonlinearity INL Error) esta definido como la desviación de los valores de la función de transferencia real sobre una linea recta. Esta línea recta puede ser definida como la mejor aproximación que minimice estas desviaciones, o bien entre los puntos extremos de la función de transferencia una vez que se hayan anulado los errores de ganancia y compensación. Este segundo método es conocido como _linealidad de punto final_, y es el más usado ya que su verificación es más simple.
En un conversor analógico-digital esta desviación se mide en la transición de un paso al siguiente (es decir, un aumento en 1 LSB), y el nombre de error integral proviene de que se trata de la suma de estas desviaciones desde el nivel más bajo hacia un valor determinado. Con esta definición se puede conocer entonces el error causado por la no-linealidad integral en cada valor.
7) Error de desplazamiento (Offset Error)
Es el error en el cero analógico para un convertidor de datos trabajando en el modo bipolar.
8) Deriva del desplazamiento (Offset Drift)
Es la variación con la temperatura del cero analógico de un convertidor de datos trabajando en el modo bipolar. Está generalmente expresada en ppm/º C de FSR (margen fondo escala).
9) Intensidad de polarización de entrada (Input Bias Current)
Es la intensidad de tensión continua requerida en cada entrada de un amplificador, para tener una tensión nula en la salida cuando la señal de entrada y la tensión offset de entrada son nulas. Se especifica la máxima para cada entrada en nA.
10) Deriva de la intensidad de polarización de entrada (Input Bias Current Drift)
Es la relación de cambio de la intensidad de polarización de entrada en función de la temperatura.
11) Intensidad de offset de entrada (Input Offset Current)
Es la diferencia entre dos intensidades de polarización de entrada, en un amplificador diferencial.
12) Tensión de offset de entrada (Input Offset Voltaje)
Es la tensión continua de entrada requerida para obtener una tensión nula en la salida de un amplificador, cuando la señal de entrada y las intensidades de polarización de entrada son nulas.
13) Deriva de la tensión de offset (Input Offset Voltage Drift)
Es la relación de cambio de la tensión de offset en función de la temperatura.
14) Rechazo de modo común (Common-Mode Rejection CMR)
Cuando a ambas entradas de un amplificador se aplica la misma tensión con respecto a masa (CMV), idealmente la salida no queda afectada. CMR es la relación entre la tensión de entrada de modo común y la tensión diferencial de entrada que produce el mismo cambio en la salida (tensión de error). CMR (en dB) = 20 log (CMV/tensión de error). Un CMR = 80 dB significa que 1 V de tensión común produce un error de 100 mV referidos a la entrada (110 a 130 dB).
15) Relación de rechazo de modo común (Common-Mode Rejection Ratio CMRR)
Para un amplificador, la relación entre la ganancia de tensión diferencial y la ganancia de tensión en modo común, expresada generalmente en dB. CMRR = 20 log (ACM/AD).
16) Tensión de modo común (Common-Mode Voltage CMV)
Es la porción de una señal de entrada que es común a las dos entradas diferenciales de un amplificador. Matemáticamente está definida como el valor medio de las señales de las dos entradas.
17) Ejercicio: Diseño de un sistema basado en amplificador de instrumentación integrado.
Se construye un equipo para la medida de la intensidad sobre una carga trifásica en una red eléctrica de 220 Vef entre fases y de 50 Hz. En la figura se muestra la medida de la intensidad de la fase R, a través de una pequeña resistencia de sensorización RI de 0.015 ohmios. La tensión de la fase R se reduce al nivel de voltios mediante el divisor de tensión de precisión que amortigua en un factor de 0.01.
La tensión de diferencial se amplifica a través del amplificador de instrumentación hasta ser leídos por un conversor A/D con un rango dinámico de ±10V, y un tiempo de conversión de 20 µs.
La máxima tensión entre la tierra eléctrica y la tierra del instrumento es de 2 V rms.
Figura 2. Esquema de conexión del sistema de sensado de corriente.
El rango de intensidades instantáneas máximo que el sistema es capaz de medir es
Dado que el tiempo de conversión del A/D es de 20 µs, la máxima frecuencia de muestreo es de 50 KHz. La frecuencia mas alta cuyo componente puede estimar es de 25 KHz, esto es el armónico 500 de la señal de intensidad.
Efecto de los errores de ganancia
Si no se puede calibrar el sistema de medida, el error que se comente en la ganancia es, el error de ganancia:
El error máximo en la salida es,
El máximo de la resolución del convertidor compatible con este error es,
Si se tiene forma de calibrar la ganancia del sistema con absoluta precisión, el error que demina es debido a la no linealidad.
El tanto por ciento de no linealidad típica para una ganancia de 500 es 0.0135% Luego el error típico de no linealidad en la salida es:
Figura 3. Grafica del error de la ganancia de no linealidad vs. ganancia.
El número máximo de bits compatible con este error es:
Si la ganancia se calibró a 25 ºC y la temperatura varía en el rango de 10 ºC a 40 ºC, el error se debe a la no linealidad y al desplazamiento de la ganancia con la temperatura.
El error máximo combinado de no linealidad y por variación de temperatura es,
Rango de salida
Con la alimentación de ±15 V, y una carga de 2KΩ el rango dinámico es de ±10 V que es el que se necesita.
Respuesta dinámica
El error que se comete en la ganancia sobre el armónico fundamental de 50Hz es
El error es excesivo incluso para el armónico fundamental.
Habría que incrementar la anchura de banda del amplificador. Por ejemplo, si necesitamos que al menos se tenga que utilizar un AD de 8 bits, la anchura de banda que se necesitaría es de:
El amplificador operacional debería tener una ganancia máxima de
y el resto de la ganancia hasta 500 habría que obtenerla con un amplificador (ya no diferencial de anchura de banda muy superior a 12.5 KHz).
Offset
El offset de tensión típico del amplificador es Voffset= 200µV, y si hay una posible fluctuación de 15ºC,
El máximo error en la salida es de
Como se manejan señales sinusoidales, el offset no influye sobre la precisión, sin embargo si afecta al rango dinámico del instrumento.
La máxima amplitud sinusoidal será de 10V-0.14V = 9.86 V y la máxima intensidad instantánea que se podrá medir se reduce a,
Offset de intensidad
Dado que las impedancias en las entradas son iguales, no hay efecto de la intensidad de polarización.
El offset de intensidad típico del amplificador es Ioffset=20nA y si hay una posible fluctuación de 15ºC,
El error en la salida debida a la intensidad de offset es,
que es de un orden inferior al que produce el offset de tensión.
Rangos de entrada.
El amplificador admite un máximo rango de entrada en modo común de ±10 V.
La máxima entrada en modo común es
Habría que proteger con un zener para que la tensión nunca supere los 15 V.
Efecto del CMRR
La componente en modo común que hay en la entrada del amplificador son:
a) La componente sinusoidal de la fase R amortiguada:
b) La fluctuación de la masa respecto de la referencia eléctrica: Vrms<2v>
Pero en nuestro caso: 
Vrc = 3.34Vrms+2 Vrms = 5.34 Vrms
La componente de esta señal que llega a la salida como consecuencia del 
, es
, es 
El número máximo de bit compatible con este error es
Finalmente tenemos que el máximo número de bits que satisfacen los requerimientos del sistema es de 6.
1 comentario:
Genesis Collection: Review (Google Play) - Videodl
Genesis Collection: Review (Google Play). This youtube mp3 game is the follow up to the popular Sega Genesis collection of video games released back in Rating: 5 · 1 vote
Publicar un comentario