Amplificadores de bajo nivel con aislamiento eléctrico para registradores

Abstract

El presente tema intenta llenar un vacío en cuanto a información y pautas tecnológicas para el diseño de amplificadores de aislamiento, estos amplificadores de amplio uso en el mundo en instrumentación especializada persiguen dos fines específicos: el aislamiento de señal y amplificación de esta con mínimo consumo de energía. El advenimiento y desarrollo de nuevas tecnológicas en la fabricación de amplificadores operacionales, elementos de ferrita y otros componentes, hacen viable el diseño en forma discreta de los amplificadores de aislamiento, lo que en un tiempo atrás conllevaba aparte de un costo alto, una eficiencia y rendimiento bajos. Con el diseño realizado se intenta mostrar ciertos criterios en el desarrollo de prototipos con orientación hacia la implementación de sistemas mayores, ya que el amplificador de aislamiento es un elemento bastante versátil y genérico. El desarrollo e investigación en esta área es aún muy amplia en la primera parte de este trabajo se da un pequeño enfoque teórico a dos tecnologías que se imponen actualmente en el mundo, los amplificadores de acoplamiento por transformador y los de acoplamiento óptico. En la segunda parte se desarrolla en forma completa el diseño de un amplificador de aislamiento por transformador, mostrando diversos criterios y pautas en la elección de los componen tes de las etapas del amplificador. En el tercer capítulo se muestran los diagramas circuitales finales y las tablas de los resultados obtenidos en forma experimental para cada etapa constitutiva del amplificador de aislamiento Q. Las pruebas experimentales no son todas las que se hubieran querido realizar, esto debido a la limitación en cuanto a instrumental disponible en la Universidad, el cual es de características poco comunes, aún así se comprueban muchos de los parámetros fijados teóricamente. El costo comparativo con una comercial es competitivo, no siendo esta la finalidad perseguida, sino la de lograr un elemento versátil que pueda dar solución a requerimientos específicos en un diseño determinado. Aquí he de indicar que la parte experimental del presente trabajo se llevó a cabo en su totalidad en el Laboratorio de Electrónica de la Universidad Nacional de Ingeniería a cuyos encargados les estaré siempre agradecido por las facilidades que tuvieron a bien brindarme en todo momento. Mi agradecimiento al ingeniero José Gamero Olea, verdadero gestor e iniciador del presente trabajo, a el no solo mi agradecimiento por su orientación sino también por su ejemplo, Al ingeniero Carlos Vivas López sin cuyo constante apoyo y orientación no hubiera sido posible el logro alcanzado. A los docentes del Departamento de Electrónica, de los cuales, a lo largo de mis estudios, obtuve no solo mi formación profesional, sino también orientación y apoyo moral. Mis agradecimientos al Ing. Diplomado H0 Jakobs, al Dr. Ing. Habil Th. Gast de la Universidad Técnica de Berlín, al Ing. Diplomado P. Zdebel y al Dr. Rer. Nat. Walter Engl del Instituto de Teoría Electrotécnica de Aachen, al Ing. Z. Hd. Lieb mann del Institut fur Allgmeine de la Universidad Técnica de Berlín, quienes me apoyaron con material bibliográfico, sin el cual no hubiera podido culminar el presente trabajo. Mi agradecimiento al Ing0 Gregory L. Gray del Staf de Ings. de Aplicaciones de Bourns Magnetic Division por sus consejos y orientación en el diseño de los transformadores con núcleos de ferrita. Por su apoyo material en componentes y auxiliares de experimentación mi agradecimiento al Ing. Edgard Vélez Mendoza, a Luis Tumialán Rojas a Valerio Cerrón y a Julio Soto.