amplificador

Un amplificador toma una pequeña señal eléctrica y emite una más grande, preservando la forma y el contenido de información de la señal. Dentro de una máquina, los sensores a menudo producen salidas de nivel de milivoltios que no pueden accionar cargas ni viajar largas distancias a través del cableado. El amplificador se sitúa entre el sensor y la siguiente etapa, restaurando la fuerza de la señal para que el sistema pueda funcionar de forma fiable. Esto ocurre en todo, desde transmisores de temperatura hasta monitores de vibración y celdas de pesaje analógicas.

Los amplificadores industriales se presentan en varias modalidades. Los amplificadores de voltaje multiplican la amplitud de la señal; los amplificadores de corriente hacen lo mismo con la corriente. Los amplificadores de transimpedancia convierten corrientes débiles (comunes en fotodiodos o detectores de ionización) en voltajes medibles. Los amplificadores de acondicionamiento de señal a menudo combinan amplificación con filtrado y aislamiento en un solo módulo. La mayoría de las unidades modernas son circuitos integrados, aunque los diseños discretos que utilizan amplificadores operacionales todavía aparecen en sistemas de modernización y aplicaciones en entornos hostiles donde la fiabilidad sólida y la simplicidad importan más que la miniaturización.

La ganancia de un amplificador, la relación entre la salida y la entrada, se especifica generalmente en decibelios o como un simple factor de multiplicación. Una ganancia de 10 significa que una entrada de 100 milivoltios se convierte en una salida de 1 voltio. Una ganancia superior a 100 (40 dB) corre el riesgo de amplificar el ruido junto con la señal, por lo que la práctica industrial a menudo divide el trabajo en dos o tres etapas. El ancho de banda también importa: el amplificador debe pasar todas las frecuencias de la señal sin distorsionarlas. Un transmisor de 4, 20 mA puede necesitar un ancho de banda de CC a 10 Hz; un sensor de vibración podría necesitar una respuesta plana hasta varios kilohercios.

Modos de falla comunes y ruido

Una amplificación débil revela cada debilidad en el circuito. La deriva térmica en los valores de los componentes hace que la salida se desplace incluso con una entrada constante, arruinando la calibración. La interferencia electromagnética se acopla al cableado de entrada, amplificada junto con la señal deseada. Una mala conexión a tierra entre el chasis del amplificador y el sensor crea bucles de tierra que inyectan zumbidos de la red eléctrica de 50 o 60 Hz. Los diseños industriales de calidad utilizan cableado de par trenzado blindado, conexión a tierra en estrella y, a veces, aislamiento óptico para romper completamente estos bucles.

El nombre proviene de la raíz latina que significa agrandar o aumentar. En audio y RF significa aumentar la potencia entregada a una carga (altavoz, antena). En instrumentación, el énfasis está en la restauración de la señal: recuperar información de una medición que de otro modo sería demasiado pequeña para usar. La distinción importa. Un amplificador de potencia de audio podría suministrar un amperio; un preamplificador de instrumentación podría manejar nanoamperios.