Amplificadores operacionales. Amplificador aislador; características, aplicaciones, ejemplos, teoría

1. AMPLIFICADOR AISLADOR

2. AMPLIFICADOR AISLADOR
• Son dispositivos amplificadores que
acoplan una señal analógica de un
circuito con una referencia a tierra a
otro circuito con un nivel de tierra
diferente.
• Su aislamiento de voltaje en modo
común puede ser de 2500 V dc y +/-
5000 V de pico en entrada o en
salida.

3. AMPLIFICADOR AISLADOR
• Bloques básicos: amplificadores de entrada y/o de salida, modulador, demodulador
y una barrera de aislamiento.
• Algunos esquemas de modulación incluyen filtros y bloques de alimentación
diferentes para cada sección.

4. AMPLIFICADOR AISLADOR
Propósitos del amplificador de aislamiento
• Amplifica señales y atenúa el ruido.
• Evita que voltajes interfieran en circuitos
sensibles a alta potencia o equipo medico.
• Permite acoplar circuitos de diferente
potencial: voltajes en modo común,
flotantes, componentes de adquisición de
datos o elementos de medición.

5. AMPLIFICADOR AISLADOR
Los amplificadores aislados utilizan los siguientes métodos para barrera de
aislamiento:
1. Aislamiento por transformador.
2. Aislamiento por acoplador optoeléctrico.
3. Aislamiento por capacitores.

6. AISLAMIENTO POR TRANSFORMADOR.
La barrera de aislamiento la constituye un transformador, que aísla una señal portadora
de alta frecuencia. La señal es modulada por frecuencia (ancho de banda: 2 kHz o 20
kHz) o modulada por pulsos(ancho de banda: 10 kHz).
Características:
• Requiere una fuente dc en un solo lado del amplificador.
• Incluyen un convertidor DC – DC acoplado al transformador.
• Alta linealidad y exactitud

7. AISLAMIENTO POR TRANSFORMADOR.
Inconvenientes:
• Sensibilidad a radiaciones electromagnética, campo magnético y otras señales.
• Limitación de ancho de banda en altas frecuencias: la inductancia se ve afectada y
produce caídas de voltaje en ambas bobinas

8. EJEMPLO DE AISLAMIENTO POR
TRANSFORMADOR.
Amplificador de
aislamiento acoplado por
transformador AD295.
• Entrada: se modula y
acopla la señal al
transformador para se
transmitida.
• Salida: se desmodula la
señal y se filtra.

9. AISLAMIENTO POR ACOPLADOR
OPTOELÉCTRICO.
Se transmiten señales acopladas por un led como transmisor y un fotodiodo como
receptor, no se requiere portadora de alta frecuencia y tiene un ancho de banda de 60
kHz
Características:
• Requiere dos fuentes de alimentación (entrada y salida).
• Se forma generalmente por amplificadores de entrada, salida, fotodiodo y leds de
recepción, un retroalimentador para ajustar la linealidad.
• La corriente en la entrada al opto acoplador debe ser igual a la de salida.

10. EJEMPLO DE AISLAMIENTO POR
ACOPLADOR OPTOELÉCTRICO.
Amplificador
aislado por opto
acoplador.

11. AISLAMIENTO POR CAPACITORES.
La barrera de aislamiento se forma por capacitores que acoplan a señales portadoras
de alta frecuencia, moduladas por frecuencia.
Características:
• No presenta retroalimentación, requiere fuente de alimentación en ambas secciones.
• Los capacitores soportan alta potencia en DC o AC.
• Ancho de banda de 70 kHz.

12. EJEMPLO DE AISLAMIENTO POR
CAPACITORES.
• Entrada: se forma por un modulador de ancho de pulsos con portadora de alta
frecuencia, 500 kHz, la señal modulada se transmite de forma diferencial a través de
los capacitores
• Salida: se demodula y filtra la señal.

13. APLICACIÓN DE AMPLIFICADORES
AISLADOS
• Los amplificadores aislados, todos ellos, están diseñados para señales análogas,
para anchos de banda modestos, con costos de 25 a 100 dólares.
• En electrónica digital se utilizan los amplificadores aislados por opto acoplador para
anchos de banda de 10 MHz o mas, para aislar señales en kilo volts, con costo de 2 a
1 dólares.

14. APLICACIÓN DE AMPLIFICADORES
AISLADOS
Las características de voltaje máximo en las entradas de señales en las que el sensor
puede estar sometido a altas tensiones en modos común (miles de volts) por lo que la
referencia debe estar aislada.
Se utiliza en industrias químicas, nucleares o biomédica.

15. ELECTROCARDIÓGRAFO
• Se utiliza el amplificador de
aislamiento para evitar que un
paciente sufra de una descarga a
tierra al colocar un
electrocardiógrafo.
• Se protege de igual forma al
dispositivo cuando se aplica un
desfibrilador al paciente.

16. ELECTROCARDIÓGRAFO

17. AISLADOR DE AUDIO CON ACOPLADOR
ÓPTICO
• Este circuito sirve para aislar una
señal de audio o digital hasta 100
kHz que es amplificada con
ganancia 10.
• El acoplador óptico (CIR303S)
puede también sustituirse por
equivalente.