05-Amplificadores

La señal que emite un sensor en ocasiones es muy pequeña y necesita ser amplificada. Para este objetivo, los distintos métodos existentes se clasifican por la naturaleza de la magnitud multiplicada, y tenemos los siguientes casos básicos:


AMPLIFICADORES MECÁNICOS

Los elementos que aumentan o disminuyen la amplitud de un movimiento son siempre sistemas de transmisión formados por palancas o por engranajes:

En el caso de las palancas, el desplazamiento en cada uno de los extremos de la misma es proporcional al brazo de palanca correspondiente.

y = B/A · x

Y además existen tres tipos de palancas:


De clase 1


De clase 2

De clase 3

Las palancas también se pueden usar como comparadores, analizando el desplazamiento de un punto de la misma respecto de la línea de equilibrio. De forma similar a las palancas se utilizan los engranajes y los trenes de engranajes:


AMPLIFICADORES NEUMÁTICOS

En el tema de neumática trabajamos con válvulas pilotadas, cuyo accionamiento se produce por presión. Éste es uno de los casos más típicos, pero también existen válvulas que se abren al dar presión a un pequeño cilindro. Tal es el caso de los servofrenos de los automóviles (pulsa sobre la imagen de abajo para ver la animación):


AMPLIFICADORES ELECTRÓNICOS

Una gran parte de los sensores están dotados de transductores que transforman la magnitud controlada en electricidad. Cuando se requiere amplificar una corriente eléctrica tenemos dos posibilidades:


  • Transistores

Que pueden ser los conocidos transistores bipolares o los transistores de efecto de campo (FET), que estrangulan la corriente principal dependiendo del voltaje aplicado en la patilla Puerta.



  • Amplificador operacional

Es un elemento que da un voltaje de salida proporcional a la diferencia de voltajes en las entradas:

 



Con este elemento también se puede realizar una diferencia de voltajes en una comparación, aunque ésto no es corriente porque la constante k es inmensa, del orden de 100.000, y excepto para diferencias muy pequeñas, el voltaje de salida en realidad se convierte en el voltaje máximo o mínimo con que se alimenta el elemento, estando en corte o en saturación.

Sin embargo, si se conecta como en el siguiente dibujo, el amplificador operacional (abreviado como A.O., o bien OpAmp en inglés) realiza una amplificación del voltaje de entrada. Pulsa aquí para ver la demostración.

 





El signo negativo indica que se produce una inversión de voltaje, y en la salida se obtiene un voltaje de salida VS, igual a VE amplificado pero con signo negativo. Para salvar esta situación, se colocan dos A.O. en cascada:



Para saber más:

Amplificadores operacionales




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