Lista 1 - Facultad de Ingeniería

Bioingeniería II – Departamento Bioingeniería - Facultad de Ingeniería – UNER
Lista de Problemas Nº 1
Elementos de Metrología – Circuitos básicos y selección de componentes
1) Para un determinado transductor, se especifica una indeterminación del 1% de la lectura por alinealidad más el
0,1% del fondo de escala, mientras que para un segundo transductor, que posee el mismo rango de medida,
la indeterminación especificada es 0,5% de la lectura por alinealidad más el 0,2% del fondo de escala.
a) ¿En qué margen de la escala es más “exacto” el primero que el segundo?
b) Si el rango de medida del segundo fuera el doble que el del primero: ¿En qué margen será más “exacto”
este último?
2) Se desea calibrar una balanza electrónica digital de 4 ½ dígitos, cuyo rango es 0.0000 – 1.9999 g, y su
resolución 0.1 mg. Se dispone de una pesa contrastada de 2 g, que tiene una tolerancia del 0.01%. La
balanza tiene dos ajustes: 0, y plena escala, y se la supone lineal. Una vez realizada la calibración, se realiza
una “pesada” cuya lectura arroja un valor nominal 1.2345 g
a) ¿cuál es la indeterminación en la lectura?
b) ¿cuál es la indeterminación de la masa así determinada?
c) Si la calibración se realiza con una pesa contrastada de 1 g (tolerancia 0.01%), realice una gráfica de la
lectura versus el valor nominal o“valor verdadero” , y analice la indeterminación para una lectura de 0,1234 g y
para una de 1,2345 g.
3) En un Osciloscopio de Rayos Catódicos (analógico), la grilla exhibe 10 x 10 cuadrados de 1 cm de lado, y dos
líneas centrales (vertical y horizontal respectivamente) con divisiones de 2 mm. En las mejores condiciones de
enfoque y brillo, el haz produce un trazo de 0.3 mm de ancho, en cualquier orientación del trazo (vertical,
horizontal, inclinada, o curva). Las especificaciones del fabricante en el manual de uso indican:
’ Amplificador vertical: exactitud mejor que 5% del valor de PE (V) (todas las escalas)
’ Base de tiempos: exactitud mejor que 3 % de la base de tiempos seleccionada (s/cm) (todas las escalas)
Se alimenta una de las entradas del osciloscopio con una onda cuadrada de frecuencia ≅1 KHz y amplitud
≅100 mV pap., a efectos de medir las características de la señal. Obtenga la indeterminación máxima de la
amplitud y del período de la señal medida, para la siguiente configuración:
Ganancia vertical 0.1 V/cm ; base de tiempos 1 ms /cm
4) Realice el diagrama de las siguientes configuraciones de amplificadores operacionales y obtenga
analíticamente la función de transferencia de cada una:
a - Seguidor de voltaje
d - Integrador
b - Amplificador no inversor
e - Diferenciador
c - Amplificador inversor
f - Amplificador diferencial
5) Una fuente de señal que tiene una impedancia de salida de 100 Ω genera una onda cuadrada de amplitud 1 V.
Si esta señal entra a un amplificador con ganancia 10 y cuya impedancia de entrada es de 100 Ω, ¿cuál será
la amplitud de la señal de salida? ¿Por qué se pretende que la impedancia de entrada de un amplificador sea
lo más grande posible (∞) y la de salida lo más cercano posible a cero?
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6) Se pretende diseñar un amplificador de ganancia 100 para obtener una salida de 0 a 5V cuando la entrada
varía entre 20 y 70 mV. Se dispone de los siguientes amplificadores operacionales: 741 (Texas Instruments) TL 081 (National Instruments).
a - Especificar la configuración del amplificador que utilizará para el diseño. Realice la deducción de la
expresión de salida del circuito y detalle todas las consideraciones realizadas para obtener esa expresión.
b - Consiga las hojas de datos de los amplificadores propuestos y realice una tabla comparativa con las
características que considere relevantes. Del análisis de las características seleccione uno de los
amplificadores de manera de cumplir con las especificaciones requeridas.
7) Se pretende diseñar la etapa de entrada para un equipo de medición potenciométrica de pH (pH-métro).
Debido a las características de los electrodos de pH (alta impedancia de salida) se requieren amplificadores
electrométricos (muy alta impedancia de entrada) con bajas corrientes de bias (menores a 100fA).
a - Analice las hojas de datos de la serie AD549 y del OPA129 y seleccione un amplificador para ser usado
en esta aplicación.
b - ¿Cómo afecta la temperatura a la corriente de bias?
c - Compare este tipo de amplificadores con los analizados en el problema anterior.