Amplificador de aislamiento funcionando y sus aplicaciones

Amplificador de aislamiento funcionando y sus aplicaciones

Un aislamiento amplificador o un amplificador de ganancia unitaria proporciona aislamiento de una fracción del circuito a otra fracción. Por lo tanto, la energía no se puede extraer, usar ni desperdiciar dentro del circuito. La función principal de este amplificador es aumentar la señal. La misma señal de entrada de el amplificador operacional se pasa exactamente desde el amplificador operacional como una señal de salida. Estos amplificadores se utilizan para proporcionar una batería de seguridad eléctrica y aislamiento. Estos amplificadores protegen a los pacientes de la salida de corriente. Rompen la continuidad óhmica de la señal eléctrica entre la entrada y la salida y se puede proporcionar una fuente de alimentación aislada tanto para la entrada como para la salida. Entonces, las señales de bajo nivel se pueden amplificar.

¿Qué es un amplificador de aislamiento?

Un amplificador de aislamiento se puede definir como un amplificador que no tiene ningún contacto conductor entre las secciones de entrada y salida. En consecuencia, este amplificador proporciona aislamiento óhmico entre los terminales i / p & o / p del amplificador. Este aislamiento debe tener menos fugas y una alta cantidad de voltaje de ruptura dieléctrica. Los valores típicos de resistencia y capacitor del amplificador entre los terminales de entrada y salida son: la resistencia debe tener 10 Tera Ohms y el capacitor debe tener 10 picofaradios.


amplificador de aislamiento

amplificador de aislamiento



Estos amplificadores se utilizan con frecuencia cuando existe una enorme disparidad de voltaje en modo común entre el lado de entrada y salida. En este amplificador, el circuito óhmico no está allí desde la tierra de entrada hasta la tierra de salida.

Métodos de diseño de amplificadores de aislamiento

Hay tres tipos de métodos de diseño que se utilizan en amplificadores de aislamiento que incluyen los siguientes.

  • Aislamiento del transformador
  • Aislamiento óptico
  • Aislamiento capacitivo

1). Aislamiento del transformador

Este tipo de aislamiento utiliza dos señales como PWM o frecuencia modulada. Internamente, este amplificador incluye oscilador de 20 KHz, rectificador, filtro y transformador para alimentar cada etapa aislada.


  • El rectificador se utiliza como entrada al amplificador operacional principal.
  • Transformador vincula el suministro.
  • El oscilador se utiliza como entrada al amplificador operacional secundario.
  • Un LPF se utiliza para eliminar los componentes de otras frecuencias.

Las ventajas del aislamiento del transformador incluyen principalmente alto CMRR, linealidad y precisión.

Las aplicaciones del aislamiento de transformadores incluyen principalmente médicas, nucleares e industriales.

2). Aislamiento óptico

En este aislamiento, la señal l se puede cambiar de señal biológica a señal luminosa con LED para un proceso posterior. En esto, el circuito del paciente es un circuito de entrada, mientras que el circuito de salida puede estar formado por un fototransistor. Estos circuitos funcionan con una batería. El circuito i / p cambia la señal a la luz, así como el circuito o / p cambia la luz de nuevo a la señal.

Las ventajas del aislamiento óptico incluyen principalmente

  • Usando esto podemos obtener amplitud y frecuencia original.
  • Se conecta ópticamente sin necesidad de modulador o demodulador.
  • Mejora la seguridad del paciente.

Las aplicaciones de aislamiento de transformadores incluyen principalmente control de procesos en industrias, adquisición de datos, mediciones de biomedicina, monitoreo del paciente, elemento de interfaz, equipo de prueba, control SCR , etc.

3). Aislamiento capacitivo

  • Utiliza modulación de frecuencia y codificación digital del voltaje de entrada.
  • El voltaje de entrada se puede cambiar a carga relativa sobre el condensador conmutado.
  • Incluye circuitos como modulador y demodulador.
  • Las señales se envían a través de una barrera capacitiva diferencial.
  • Para ambos lados, se suministran por separado.

Las ventajas del aislamiento capacitivo incluyen principalmente

  • Este aislamiento se puede utilizar para eliminar los ruidos ondulados.
  • Estos se utilizan para sistemas analógicos
  • Incluye linealidad y estabilidad de alta ganancia.
  • Da alta inmunidad a los ruidos magnéticos.
  • Al usar esto, se puede evitar el ruido.

Las aplicaciones del aislamiento capacitivo incluyen principalmente adquisición de datos, elemento de interfaz, monitoreo del paciente, EEG y ECG.

Características

Las principales características del amplificador de aislamiento incluyen principalmente las siguientes.

  • Suministro de voltaje
  • Suministro de corriente
  • Temperatura de funcionamiento

El suministro de voltaje de los amplificadores se refiere principalmente al rango de fuente de voltaje. El suministro de corriente es la cantidad de corriente que se toma de la fuente de fuente de alimentación ya que está aliado a un amplificador. La temperatura de funcionamiento de un amplificador es el valor particular de la temperatura ambiente.

Estos amplificadores utilizan diferentes métodos para reducir la distorsión y la no linealidad de una gran señal, como usar un LOC (lineal optoacoplador ) para mejorar la linealidad del amplificador en un rango exacto de la señal. Este LOC incluye un LED de entrada conectado a 2 fotodiodos. Estos fotodiodos alimentan los circuitos de entrada y salida.

Cuando el diseño de este amplificador es la tarea principal para reducir la desviación de la señal y un amplificador de aislamiento se calienta con frecuencia durante el funcionamiento, entonces el suministro de corriente con el circuito disminuirá. Estos amplificadores normalmente se evalúan por tamaño, rendimiento y costo, siendo las necesidades técnicas la estabilidad, linealidad y respuesta de alta frecuencia de la señal. Las principales preocupaciones al diseñar este amplificador incluyen la tensión de ruptura y la gestión de fugas.

¿Cómo lograr el aislamiento?

Cuando la impedancia de entrada de un amplificador operacional es extremadamente alta, se puede producir el aislamiento. Como este circuito incluye una impedancia de entrada alta, se puede extraer una corriente mínima del circuito amplificador. De acuerdo a Ley de Ohm , cuando la resistencia es alta, la corriente se extraerá menos de la fuente de alimentación.

diagrama-circuito-amplificador-aislamiento

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Por lo tanto, un amplificador operacional no consume una cantidad significativa de corriente de la fuente de alimentación. Por lo tanto, en la práctica, no se extraerá corriente ni se transferirá de una parte a otra del circuito. Por tanto, este amplificador funciona como dispositivo de aislamiento.

Cuando la impedancia de entrada de un amplificador operacional es baja, consume una gran cantidad de corriente. La ley de Ohm establece que, si la impedancia de carga tiene menos resistencia, entonces la fuente de energía consume una gran cantidad de corriente, por lo que pueden producirse perturbaciones elevadas, y esto es bastante opuesto al aislamiento. Aquí, el amplificador de aislamiento funciona como un búfer y no refuerzan las señales, aunque sí permiten aislar divisiones de circuitos.

Aplicaciones de amplificador de aislamiento

Estos amplificadores se utilizan normalmente en aplicaciones como el acondicionamiento de señales. Esto puede utilizar diferentes amplificadores bipolares, CMOS y bipolares complementarios que incluyen amplificadores chopper, de aislamiento y de instrumentación.

Como varios dispositivos funcionan utilizando fuentes de baja potencia, de lo contrario baterías. La selección de un amplificador de aislamiento para diferentes aplicaciones depende principalmente de las características de voltaje de suministro de un amplificador.

Por lo tanto, se trata de Amplificadores de aislamiento que se puede utilizar para aislar las señales como entrada y salida eléctricamente con acoplamientos inductivos. Estos amplificadores protegen componentes eléctricos y electrónicos de sobretensiones en diferentes aplicaciones utilizando numerosos canales. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la aplicación de este amplificador en dispositivos médicos?