Gu´ıa de Problemas Complementarios

SAPS: Sistemas de Adquisición y Procesamiento de Señales
Departamento Académico de Electrónica
Carrera: Bioingenierı́a
2do Cuatrimestre 2016
Guı́a de Problemas Complementarios
Ruido en Circuitos Electrónicos
Nota: Esta guı́a complementaria tiene como objetivo integrar los conocimientos adquiridos durante el cursado acerca
del tema ruido en circuitos electrónicos, por lo tanto para resolverlos es posible que tenga que recurrir a las hojas de
datos de los componentes o tomar alguna consideración en cuanto al diseño de los circuitos. Algunas notas de aplicación
y hojas de datos recomendadas se encuentran en las referencias al final de la guı́a.
Problema 1
Se desea medir la temperatura ambiente (-5◦ C a 45◦ C) empleando el circuito de acondicionamiento de la figura 1.
Como parte del diseño se deberá caracterizar la máxima resolución que es posible obtener con
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R1 = 1000Ω, con Ri despreciable. Ro = 1000Ω a To = 0◦ C con α = 0,00375 o y ∆T = T − To donde T es
C
pA
nV
, in1 = in2 = 1 √
y su producto ganancia
temperatura ambiente Parámetros de Ruido del AOP: ent = 10 √
Hz
Hz
ancho de banda es GAB = 1M Hz
Figura 1: Circuito de Acondicionamiento
Se pide que:
a) Proponga el circuito equivalente de ruido.
b) Encuentre la expresión de la densidad espectral de potencia de ruido en la salida Vo.
c) Proponga una expresión para determinar la resolución en temperatura del sistema en la salida Vo.
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Problema 2
Como etapa de acondicionamiento de un fotodiodo se emplea el circuito de la figura 2. Y en la figura 3 se muestra
el circuito equivalente que se utiliza para el análisis de ruido.
Figura 2: Circuito de Acondicionamiento
Figura 3: Circuito a emplear para el modelo de ruido
Se pide a usted que:
a) Proponga un circuito equivalente de ruido para el sistema.
b) Obtenga una expresión para la densidad espectral de potencia de ruido en la salida Vout .
c) Obtenga una expresión y calcule el valor eficaz de voltaje de ruido que generará el circuito en la banda de
frecuencias comprendida entre 1 Hz y 10 GHz.
d) Calcule el rango dinámico en decibeles que tendrá el sistema considerando la banda de frecuencias del punto
anterior.
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Problema 3
Como etapa de amplificación para un micrófono, se utliza el circuito mostrado en la figura 4
Figura 4: Acondicionamiento del Micrófono
1. Proponga un circuito equivalente de ruido del sistema. Suponga que el micrófono tiene un modelo ruido
similar al de una resistencia de 10KΩ
2. Obtenga una expresión para la densidad espectral de potencia de ruido en la salida Vout .
3. Obtenga una expresión y calcule el valor eficaz de voltaje de ruido que generará el circuito considerando la
banda de frecuencias comprendida entre 1 Hz y 10 GHz.
4. Calcule el rango dinámico en decibeles que tendrá el sistema considerando la banda de frecuencias del punto
anterior.
Problema 4
Como etapa de acondicionamiento para un termistor (RTD) se emplea el circuito de la figura 5.
Figura 5: Sistema de Procesamiento para EMG
Se pide a usted que:
a) Proponga un circuito equivalente de ruido del sistema.
b) Obtenga una expresión para la densidad espectral de potencia de ruido en la salida Vo. Suponga que: El
producto ganancia ancho de banda del amplificador es infinito y que todas la fuentes de ruido tienen densidad
espectral constante.
c) Obtenga una expresión que permita calcular el valor eficaz de voltaje de ruido que generará el circuito en la
banda de frecuencias comprendida entre f1 y f2.
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Problema 5
Como etapa de acondicionamiento para un termistor NTC se emplea el circuito de la figura 6.
Figura 6: Circuito de acondicionamiento
Figura 7: Circuito equivalente
Se pide a usted que:
a) Proponga un circuito equivalente de ruido para el sistema.
b) Obtenga una expresión para la densidad espectral de potencia de ruido en la salida del operacional.
c) Obtenga una expresión y calcule el valor eficaz de voltaje de ruido que generará el circuito en la banda de
frecuencias comprendida entre 1 Hz y 10 GHz.
d) Calcule el lı́mite inferior de resolución que tendrá el sistema en la salida debido a las fuentes intrı́nsecas de
ruido para la banda de frecuencias comprendida entre 1 Hz y 10 GHz.
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Problema 6
Como parte de un sistema de adquisición de alta resolución, se emplea un circuito analógico, como el de la figura 8,
para obtener una referencia de tensión estable y de bajo ruido.
Figura 8: Sistema de filtrado
Se pide que:
1. Proponga un circuito equivalente de ruido para el sistema.
2. Obtenga una expresión para la densidad espectral de potencia de ruido en la salida Vo.
3. Obtenga el valor eficaz de voltaje de ruido que generará el circuito en la banda de frecuencias comprendida
entre 1 Hz y 10 GHz.
4. Calcule el valor eficaz de voltaje de ruido que generará el circuito en la banda de frecuencias comprendida
entre 1 Hz y 10 GHz
Referencias
AN685 - Microchip: Thermistors in Single Supply Temperature Sensing Circuits
AN1494 - Microchip: Using MCP6491 Op Amps for Photodetection Applications
Datasheet - Analog Devices: 2.5 V/3.0 V High Precision Reference
Datasheet - Texas Instruments: LMV721-N/LMV722 10MHz, Low Noise, Low Voltage, and Low Power
Operational Amplifier
DataSheet - Analog Devices: 1.0 V Precision Low Noise Shunt Voltage Reference
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