Multiplicador analógico
0 recomendaciones4,016 vistas
Este documento describe los multiplicadores analógicos, que toman dos señales eléctricas analógicas como entrada y producen una salida cuyo valor es el producto de las entradas. Explica que los multiplicadores analógicos pueden usarse para funciones como cuadrados y raíces cuadradas. También describe brevemente los dispositivos multiplicadores analógicos comunes y sus aplicaciones.
![Multiplicador analógico
En electrónica un multiplicador analógico es un dispositivo que toma dos señales eléctricas
analógicas y produce una salida cuyo valor es el producto de las entradas. Dichos circuitos pueden
ser utilizados para implementar funciones relacionadas tales como los cuadrados (aplica la señal a
ambas entradas) y las raíces cuadradas.
Un multiplicador analógico electrónico puede ser denominado de diversas maneras, dependiendo de
su función (ver aplicaciones).
Contenido
[ocultar]
1 Amplificadores controlados por tensión versus Amplificadores analógicos
2 Dispositivos multiplicadores analógicos
3 Declinamiento de los amplificadores analógicos
4 Aplicaciones
[editar]Amplificadores controlados por tensión versus
Amplificadores analógicos
Si una entrada de un multiplicador analógico se mantiene a un voltaje constante, una señal en la
segunda entrada se escalará en proporción al nivel de la entrada fija. En este caso el multiplicador
analógico puede considerarse un amplificador controlado por tensión. Las aplicaciones obvias serían
para el control de volumen electrónico y controles automáticos de ganancia. Aunque los
multiplicadores analógicos a menudo se utilizan para tales aplicaciones, los amplificadores
controlados por tensión no son necesariamente amplificadores analógicos. Por ejemplo, un circuito
integrado diseñado para ser utilizado como un control de volumen puede tener una entrada de señal
diseñada para 1Vp-p, y un control de entrada diseñada para 0-5 V dc; esto es, las dos entradas no
son simétricas y el control de entrada tendrá un ancho de banda limitado.
Por contraste, en lo que se considera generalmente como un verdadero multiplicador analógico, las
dos señales de entrada tienen idénticas características. Las aplicaciones específicas a un verdadero
multiplicador analógico son aquellas donde ambas entradas son señales, por ejemplo en un
mezclador de frecuencia o en un circuito analógico para aplicar una Transformada de Fourier
discreta.
Se denomina multiplicador de cuatro cuadrantes a aquel en donde las entradas y salidas pueden
variar entre positivo y negativo. Muchos multiplicadores sólo trabajan en 2 cuadrantes (una entrada
puede tener sólo una polaridad), o en un cuadrante (las entradas y salidas tienen sólo una polaridad,
generalmente positiva).](https://image.slidesharecdn.com/multiplicadoranalgico-130608214735-phpapp01/85/Multiplicador-analogico-1-320.jpg)
![[editar]Dispositivos multiplicadores analógicos
La mayoría de los circuitos de multiplicador analógico están incorporados en circuitos integrados
diseñados para aplicaciones específicas, tales como un convertidor Verdadero de RMS, aunque
existen varios componentes para el armado de multiplicadores analógicos de propósito general
como el dispositivo AD834 de Analog Devices. Los dispositivos de propósito general suelen incluir
atenuadores o amplificadores en las entradas o salidas para permitir el escalamiento de la señal
dentro de los límites de voltaje del circuito.
Si bien los circuitos de los multiplicadores analógicos son muy similares a los amplificadores
operacionales, son mucho más susceptibles a problemas relacionados con ruido y desvío del
voltaje, ya que dichos errores pueden terminar multiplicándose. Cuando se trata con señales de alta
frecuencia, los problemas relacionados con el faseo pueden resultar complejos. Por esta razón, la
construcción de multiplicadores analógicos de largo alcance para propósitos generales es mucho
más complicada que la de los amplificadores operacionales comunes, y dichos dispositivos son
típicamente producidos usando tecnologías especiales y laser trimming, como los usados para
amplificadores de alta eficiencia. Esto quiere decir que tienen un costo relativamente alto y son
generalmente utilizados solo cuando son indispensables.
[editar]Declinamiento de los amplificadores analógicos
En la mayoría de los casos las funciones realizadas por un multiplicador analógico se pueden
realizar mejor y a coste más bajo utilizando las técnicas Digitales de Procesamiento de Señal. En
frecuencias bajas, una solución digital será más barata y más efectiva, y permite que la función de
circuito para ser modificada por las micro-instrucciones. A frecuencias más altas, el coste de aplicar
las soluciones digitales aumenta mucho más rápidamente que las soluciones analógicas. Cuando
los avances digitales de la tecnología, el uso de multiplicadores analógicos tiende a ser marginado
siempre más hacia circuitos más altos de frecuencia o muy aplicaciones de especialista.
Además, la mayoría de las señales ahora se destinan a llegar a ser digitalizadas eventualmente en
el sendero de señal, y si en todas posibles las funciones que requerirían un multiplicador tiende a
ser movido al lado digital. Por ejemplo, en multímetros Digitales tempranos, las funciones
verdaderas de RMS fueron proporcionadas por circuitos analógicos externos de multiplicador.
Actualmente (a excepción de medidas de alta frecuencia) la tendencia deberá aumentar la tasa de
muestreo del DAC para Digitialise que la señal de entrada que permite RMS y una gama entera de
otras funciones para ser llevados a cabo por un procesador digital.
Además, reóstatos digitalmente controlados permiten microcontroladores para aplicaciones tales
como el control del tono y CAG sin tener que procesar la señal digital directamente.](https://image.slidesharecdn.com/multiplicadoranalgico-130608214735-phpapp01/85/Multiplicador-analogico-2-320.jpg)
![Multiplicador de tensión
Multiplicador de tensión con una fuente de 220 VCA.
Multiplicador de tensión de cuatro etapas.
Un Multiplicador de tensión es un circuito eléctrico que convierte tensión desde una fuente
de corriente alterna a otra de corriente continua de mayor voltaje mediante etapas
dediodos y condensadores.
Contenido
[ocultar]
1 Funcionamiento
o 1.1 Voltaje de ruptura
o 1.2 Usos
2 Véase también
3 Enlaces externos
[editar]Funcionamiento
La figura muestra un multiplicador de tensión con diodos ideales y condensadores de capacidad
infinita. Las cifras en rojo muestran los valores de tensión alterna (RMS), mientras que las negras
son la componente continua en cada etapa. Evidentemente, invirtiendo los diodos se obtienen
tensiones negativas.](https://image.slidesharecdn.com/multiplicadoranalgico-130608214735-phpapp01/85/Multiplicador-analogico-3-320.jpg)
![Advertencia: Un multiplicador de tensión sin cargar con una impedancia se comporta como un
condensador, pudiendo proporcionartransitorios de elevada corriente, lo que los hace peligrosos
cuando son de alta tensión. Habitualmente se agrega una resistencia en serie con la salida para
limitar este transitorio a valores seguros, tanto para el propio circuito como ante accidentes
eventuales.
[editar]Voltaje de ruptura
Mientras esta configuración puede ser utilizada para generar miles de voltios a la salida, los
componentes de las etapas individuales no requieren soportar toda la tensión sino solo el voltaje
entre sus terminales, esto permite aumentar la cantidad de etapas según sea necesario sin
aumentar los requerimientos individuales de los componentes.
[editar]Usos
Este circuito se utiliza para la generación del alto voltaje requerido en los tubos de rayos catódicos,
tubos de rayos X, para alimentar fotomultiplicadores para detectores de rayos gamma. También se
utiliza para la generación de altos voltajes para experimentos de física de alta energía.
Multiplicadores de voltaje.
CIRCUITOS MULTIPLICADORES DE VOLTAJE
Muchas veces tenemos en nuestras manos un transformador de
buena calidad y que puede suministrar una cantidad de corriente
suficiente para alimentar un circuito específico que estamos
diseñando, pero nos encontramos con la limitante que la tensión de
suministro está por debajo de lo que requiere en una cantidad par o
impar.
Con los circuitos que trataré de explicarles aquí, podrán obtener](https://image.slidesharecdn.com/multiplicadoranalgico-130608214735-phpapp01/85/Multiplicador-analogico-4-320.jpg)
Multiplicador analógico
- 1. Multiplicador analógico En electrónica un multiplicador analógico es un dispositivo que toma dos señales eléctricas analógicas y produce una salida cuyo valor es el producto de las entradas. Dichos circuitos pueden ser utilizados para implementar funciones relacionadas tales como los cuadrados (aplica la señal a ambas entradas) y las raíces cuadradas. Un multiplicador analógico electrónico puede ser denominado de diversas maneras, dependiendo de su función (ver aplicaciones). Contenido [ocultar] 1 Amplificadores controlados por tensión versus Amplificadores analógicos 2 Dispositivos multiplicadores analógicos 3 Declinamiento de los amplificadores analógicos 4 Aplicaciones [editar]Amplificadores controlados por tensión versus Amplificadores analógicos Si una entrada de un multiplicador analógico se mantiene a un voltaje constante, una señal en la segunda entrada se escalará en proporción al nivel de la entrada fija. En este caso el multiplicador analógico puede considerarse un amplificador controlado por tensión. Las aplicaciones obvias serían para el control de volumen electrónico y controles automáticos de ganancia. Aunque los multiplicadores analógicos a menudo se utilizan para tales aplicaciones, los amplificadores controlados por tensión no son necesariamente amplificadores analógicos. Por ejemplo, un circuito integrado diseñado para ser utilizado como un control de volumen puede tener una entrada de señal diseñada para 1Vp-p, y un control de entrada diseñada para 0-5 V dc; esto es, las dos entradas no son simétricas y el control de entrada tendrá un ancho de banda limitado. Por contraste, en lo que se considera generalmente como un verdadero multiplicador analógico, las dos señales de entrada tienen idénticas características. Las aplicaciones específicas a un verdadero multiplicador analógico son aquellas donde ambas entradas son señales, por ejemplo en un mezclador de frecuencia o en un circuito analógico para aplicar una Transformada de Fourier discreta. Se denomina multiplicador de cuatro cuadrantes a aquel en donde las entradas y salidas pueden variar entre positivo y negativo. Muchos multiplicadores sólo trabajan en 2 cuadrantes (una entrada puede tener sólo una polaridad), o en un cuadrante (las entradas y salidas tienen sólo una polaridad, generalmente positiva).
- 2. [editar]Dispositivos multiplicadores analógicos La mayoría de los circuitos de multiplicador analógico están incorporados en circuitos integrados diseñados para aplicaciones específicas, tales como un convertidor Verdadero de RMS, aunque existen varios componentes para el armado de multiplicadores analógicos de propósito general como el dispositivo AD834 de Analog Devices. Los dispositivos de propósito general suelen incluir atenuadores o amplificadores en las entradas o salidas para permitir el escalamiento de la señal dentro de los límites de voltaje del circuito. Si bien los circuitos de los multiplicadores analógicos son muy similares a los amplificadores operacionales, son mucho más susceptibles a problemas relacionados con ruido y desvío del voltaje, ya que dichos errores pueden terminar multiplicándose. Cuando se trata con señales de alta frecuencia, los problemas relacionados con el faseo pueden resultar complejos. Por esta razón, la construcción de multiplicadores analógicos de largo alcance para propósitos generales es mucho más complicada que la de los amplificadores operacionales comunes, y dichos dispositivos son típicamente producidos usando tecnologías especiales y laser trimming, como los usados para amplificadores de alta eficiencia. Esto quiere decir que tienen un costo relativamente alto y son generalmente utilizados solo cuando son indispensables. [editar]Declinamiento de los amplificadores analógicos En la mayoría de los casos las funciones realizadas por un multiplicador analógico se pueden realizar mejor y a coste más bajo utilizando las técnicas Digitales de Procesamiento de Señal. En frecuencias bajas, una solución digital será más barata y más efectiva, y permite que la función de circuito para ser modificada por las micro-instrucciones. A frecuencias más altas, el coste de aplicar las soluciones digitales aumenta mucho más rápidamente que las soluciones analógicas. Cuando los avances digitales de la tecnología, el uso de multiplicadores analógicos tiende a ser marginado siempre más hacia circuitos más altos de frecuencia o muy aplicaciones de especialista. Además, la mayoría de las señales ahora se destinan a llegar a ser digitalizadas eventualmente en el sendero de señal, y si en todas posibles las funciones que requerirían un multiplicador tiende a ser movido al lado digital. Por ejemplo, en multímetros Digitales tempranos, las funciones verdaderas de RMS fueron proporcionadas por circuitos analógicos externos de multiplicador. Actualmente (a excepción de medidas de alta frecuencia) la tendencia deberá aumentar la tasa de muestreo del DAC para Digitialise que la señal de entrada que permite RMS y una gama entera de otras funciones para ser llevados a cabo por un procesador digital. Además, reóstatos digitalmente controlados permiten microcontroladores para aplicaciones tales como el control del tono y CAG sin tener que procesar la señal digital directamente.
- 3. Multiplicador de tensión Multiplicador de tensión con una fuente de 220 VCA. Multiplicador de tensión de cuatro etapas. Un Multiplicador de tensión es un circuito eléctrico que convierte tensión desde una fuente de corriente alterna a otra de corriente continua de mayor voltaje mediante etapas dediodos y condensadores. Contenido [ocultar] 1 Funcionamiento o 1.1 Voltaje de ruptura o 1.2 Usos 2 Véase también 3 Enlaces externos [editar]Funcionamiento La figura muestra un multiplicador de tensión con diodos ideales y condensadores de capacidad infinita. Las cifras en rojo muestran los valores de tensión alterna (RMS), mientras que las negras son la componente continua en cada etapa. Evidentemente, invirtiendo los diodos se obtienen tensiones negativas.
- 4. Advertencia: Un multiplicador de tensión sin cargar con una impedancia se comporta como un condensador, pudiendo proporcionartransitorios de elevada corriente, lo que los hace peligrosos cuando son de alta tensión. Habitualmente se agrega una resistencia en serie con la salida para limitar este transitorio a valores seguros, tanto para el propio circuito como ante accidentes eventuales. [editar]Voltaje de ruptura Mientras esta configuración puede ser utilizada para generar miles de voltios a la salida, los componentes de las etapas individuales no requieren soportar toda la tensión sino solo el voltaje entre sus terminales, esto permite aumentar la cantidad de etapas según sea necesario sin aumentar los requerimientos individuales de los componentes. [editar]Usos Este circuito se utiliza para la generación del alto voltaje requerido en los tubos de rayos catódicos, tubos de rayos X, para alimentar fotomultiplicadores para detectores de rayos gamma. También se utiliza para la generación de altos voltajes para experimentos de física de alta energía. Multiplicadores de voltaje. CIRCUITOS MULTIPLICADORES DE VOLTAJE Muchas veces tenemos en nuestras manos un transformador de buena calidad y que puede suministrar una cantidad de corriente suficiente para alimentar un circuito específico que estamos diseñando, pero nos encontramos con la limitante que la tensión de suministro está por debajo de lo que requiere en una cantidad par o impar. Con los circuitos que trataré de explicarles aquí, podrán obtener
- 5. voltajes aumentados en una proporción de 2, 3, 4, 5, ….n veces, pudiendo llegar a generar altos niveles de voltaje DC. Esto quiere decir por ejemplo, que si poseen un transformador de 12 V AC en el secundario, podrán generar tensiones de 24, 36, 48, … Volt DC. A estos circuitos básicos se le denominan Multiplicadores de Tensión y tienen un sinnúmero de aplicaciones sin la necesidad de utilizar transformadores con devanados centrales. Se basan en la modificación de los circuitos de filtros con condensador que casi todos conocemos, y que se utilizan en las fuentes de poder. DOBLADOR DE MEDIA ONDA En la siguiente figura, vemos un Doblador de media onda: Cuando el circuito es alimentado por el semiciclo positivo de la tensión AC del secundario del transformador, D1 está en conducción y D2 está en corte o “abierto”, por lo que cargará el condensador C1 hasta Vs. La polaridad de la tensión de carga de C1 se muestra en el siguiente circuito equivalente: Cuando le toca el turno al ciclo negativo de la onda de tensión AC, los
- 6. diodos cambian su condición en forma opuesta es decir, D1 entra en corte o en no conducción y D2 pasa a modo de conducción. En esta fase, empieza la carga de C2 hasta 2Vs. Veámoslo en un circuito equivalente: Fíjense que Vs es la tensión rectificada de la AC del secundario del transformador. Si hacemos la ecuación de tensiones según Kircchoff tenemos que: Vs+VC1-VC2=0 (VC1 y VC2 son las caídas de tensión en los condensadores) Sustituyendo Vc1 tenemos que: Vs + Vs – VC2=0 con lo que obtenemos que VC2 = 2Vs Cuando conectamos la carga en los terminales, C2 se descargará en el semiciclo positivo de la tensión AC y se recargará a 2Vs en el negativo, suministrando esa tensión a la carga. Las condiciones de diseño serán: Una tensión inversa pico igual a 2Vs para los diodos y una tensión de alimentación de 2Vs al menos para los condensadores. Como señal de salida obtendremos algo similar a un rectificador de media onda con filtro condensador. DOBLADOR DE ONDA COMPLETA Este circuito nos ofrece una salida rectificada de onda completa con filtro condensador.
- 7. Aquí también entran en juego las conmutaciones entre corte y conducción de los dos diodos. En el semiciclo positivo de la onda de tensión, el circuito se puede representar como el siguiente: Vemos que C1 se cargará con la polaridad mostrada a Vs. En el ciclo negativo, el circuito será así:
- 8. cargando C2 a Vs. Vemos que la tensión suministrada a la carga es 2Vs. Al igual que en el doblador de media onda, aquí se requiere que la tensión inversa pico de los diodo sea 2Vs para que no se dañen y los condensadores deberán soportar al menos Vs. Una cosa importante y distintivo en este circuito es que el condensador equivalente que sirve de filtro es igual a la asociación en serie de C1 y C2. La capacitancia equivalente es por consiguiente menor a la del doblador de media onda (si consideramos los valores de C iguales en ambos casos), por lo que el filtrado en Onda Completa será de inferior calidad. Esto será un factor a considerar cuando lo diseñemos. MULTIPLICADOR DE VOLTAJE Ahora vamos a tomar el doblador de media onda y vamos a hacer un multiplicador de voltaje. Veremos que con este simple circuito podremos obtener múltiplos pares e impares de la tensión rectificada del secundario, del condensador C1.
- 9. Podemos hacer un análisis del circuito y veremos que el comportamiento se puede resumir como sigue: 1) Durante el semiciclo positivo de la AC, C1 se carga a Vs a través de D1. 2) Durante el semiciclo negativo de la AC, C2 se carga a 2Vs a través de D2. 3) Durante el semiciclo positivo de la AC, C3 se carga a 2Vs a través de D3 y C2. 4) Durante el semiciclo negativo de la AC, C4 se carga a 2Vs a través de D2, D3 y C3. 5) Y así sucesivamente. Vemos que la parte superior del circuito nos proporciona voltajes múltiplos impares y el inferior, voltajes múltiplo pares. Aquí igualmente, los diodos deberán soportar una tensión inversa pico de 2Vs. Si los condensadores poseen pocas fugas y son de buena calidad, podemos obtener tensiones verdaderamente “peligrosas” con este simple dispositivo. Obviamente, la corriente de suministro dependerá del transformador, resistencia interna de los diodos y condensadores, por lo que deberemos aplicar nuestras formulaciones de circuitos para calcular la potencia máxima de suministro a la carga al igual que la corriente de carga. Igualmente podría necesitarse un filtrado adicional de rizado para filtrar aun más la tensión de salida. Recuerden que la salida es similar a la obtenida con rectificadores de media onda y onda completa con un filtro condensador.
- 10. Si bien son diseños analógicos y por medio de “switcheo” o conmutación podemos tener fuentes de poder digitales basadas en PWM de cualquier combinación de voltajes, estos circuitos siguen vigentes aun hoy en día.