2º parcial curso 2002-03

Área de Electrónica
Sección Dptal. Escuela Politécnica Superior de Algeciras
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Dpto. de Ingeniería de Sistemas y
Automática, Tecnología
Electrónica y Electrónica
Segundo Parcial de Instrumentación Electrónica. 6 de Junio de 2003
1.- Cuando los multiplexores analógicos se emplean en multiplexado de bajo nivel, compartiendo un mismo amplificador
diferencial, la expresión del CMRR del multiplexor es la que figura en la parte inferior. Suponiendo apareamiento perfecto
de las impedancias de modo común y suponiendo capacitiva pura la impedancia de modo común, obtenga la respuesta en
frecuencia del CMRR.
Zc
CMRR =
RON
∆Z c ∆RON
−
Zc
RON
2.- Sea el circuito S&H de la figura. Demuestre y razone que la frecuencia de entrada máxima viene dada por la
expresión adjunta cuando el circuito precede a un CAD con tiempo de conversión tc:
R
QA
C
+
Ri
Qi
vi(t)
QB
-
f s , máx =
-
Di
v o(t)
Yi
+
YB
1
Ts , mín
=
1
t c + 4,6 ⋅ τ
τ ≡ RC
3.- Obtenga la salida del conversor D/A de la figura, indique de qué tipo se trata y el problema fundamental que
presenta.
Vref
MSB
RN -1 =R ⋅2
⋅ 0 =R
SN -1
R N- 2=R ⋅⋅2 1 =2R
R1
SN -2
... ... ...
R2 =R ⋅⋅2 N- 3
-
S2
Vo
R1 =R ⋅2
⋅ N-2
S
+
1
R 0=R ⋅⋅2N -1
LSB
S0
4.- 4.1) Un amplificador de aislamiento posee un IMRR = 140 dB en CC. Si la tensión debida al modo aislado es
de 500 V, y si su error asociado se tiene directamente en la salida, obtenga la tensión de error. 4.2) Si el
amplificador se conecta a un CAD con un margen de entrada de 1 V, calcule cuantos bits como máximo puede
tener el CAD para que el error no supere la resolución del CAD. 4.3) ¿Qué sucede en general con el IMRR
cuando aumenta la frecuencia?
5.- En el amplificador diferencial de la figura, obtenga la expresión aproximada del factor de rechazo al modo
común efectivo, incluyendo el desequilibrio de las impedancias de la entrada diferencial. Obtenga una expresión
aproximada.
6.- 6.1) Cite una ventaja de los acelerómetros piezoeléctricos con salida de tensión de acuerdo con el protocolo
ICP. 6.2) Un acelerómetro posee una masa sísmica de 0, 05 kg, y la constante de su muelle es 3,0 X 103 N/m. El intervalo
de movimiento de la masa es ±0 02 m (antes de que la masa golpee los límites físicos en el encapsulado). Calcule: (a) la
máxima aceleración que puede medir en g, y (b) La frecuencia natural.
7.- Describa un diafragma e indique el rango de presiones para el que se suele emplear.
8.- Obtenga la salida del puente de la figura, en el que una RTD se emplea para medir la temperatura. ¿Cuál es el
método de medida empleado y su utilidad?
R
Rref
Vcc
Rhilo
+
- Vm +
Rref
RT
I=0
Rhilo
+
VR
-
SOLUCIONES
1.-
1
CMRR =
2πfC∆RON
; Desarrollo resuelto en el tema 9.
2.- Resuelto en el tema 9.
3.- Es un convertidor D/A de resistencias ponderadas. El problema fundamental es la gran disparidad de las resistencias
cuando el número de bits es elevado:
N −1
Vo = −∑ S i ⋅
i= 0
2 N −1−i
⋅
N −1
R1
R
= −Vref ⋅ N −11 ⋅ ∑ S i ⋅2 i
R
2 ⋅ R i= 0
500 V
= 50 µV 4.2) n=14 bits. 4.3) El IMRR se degenera con la frecuencia según una respuesta paso-baja.
10 7
1
R '− R s
1
5.≈ s
+
CMRR e
Rc
CMRR
4.- 4.1)
vo =
Vref
6.- 6.1) Sensibilidad fija e independiente de la longitud y calidad del cable. Salida de baja impedancia que puede transmitirse
a largas distancias en entornos ruidosos. Acondicionadores de señal económicos.
6.2) (a)
a=
k
m
⋅ ∆x = 122 ⋅ g
(b)
fN =
1
k
2π m
= 39 Hz
7.- Descrito en el tema 17 según el texto:
Constituye uno de los tres tipos comunes de transductores de presión de elemento elástico, y se muestra la figura. Los instrumentos
de diafragma se usan para medir presiones por encima de los 10 bares. La presión aplicada provoca el desplazamiento del
diafragma, y este desplazamiento se mide por un transductor de posición. Ambas, la presión de indicador y la diferencial, pueden
ser medidas por diferentes versiones de instrumentos basados en diafragma. En el caso de la presión diferencial, se aplican ambas
presiones a ambos lados del diafragma y el desplazamiento del diafragma corresponde a la diferencia de presiones. La magnitud de
desplazamiento típica en ambas versiones es de 0,1 mm, que se adapta bien a un sensor de deformación.
8.- El método de los tres hilos se emplea para minimizar el error asociado a los hilos de conexión. La salida resulta:
 V + 2 ⋅ Vm
RT = (R + Rhilo ) ⋅  cc
 Vcc − 2 ⋅ Vm

 − Rhilo
