Para compreendermos melhor os benefícios de canais isolados de osciloscópios, sugerimos observarmos os diagramas dos osciloscópios tradicionais .
Os amplificadores verticais que fazem parte das seções verticais dos osciloscópios, conhecidas como canais são todas referenciadas a um terra comum a estes amplificadores, a carcaça do próprio osciloscópio também é aterrada . Por norma todos estes pontos comuns devem ser externamente aterrado .
Como exemplo de aplicação onde canais isolados são indispensáveis, vamos considerar medidas feitas com osciloscópios tradicional em um sistema bifásico composto pelas fases 1 e 2 . Desta forma as fases são conectadas nas entradas do canal A do osciloscópio por exemplo .
Um curto circuito como este poderá fazer com que milhares de amperes circulem pelo osciloscópio, causando dados severos ao instrumento bem com colocando em risco próprio operador .
Canais isolados de osciloscópios , funcionamento básico
Osciloscópios com canais isolados funcionam como se cada canal fosse um amplificador diferencial independente . Sem a referencia a um terra comum eles operam como se cada canal fosse equivalente a um osciloscópio independente . Canais isolados acima de tudo aumentam a segurança de seus operadores permitindo medidas de quaisquer sinais elétricos .
Engenheiros e técnicos geralmente precisam fazer medidas “flutuantes” onde nenhum dos pontos da medida está referenciado ao terra . Esta medida é muitas vezes conhecida como uma medida diferencial. O sinal comum pode ser elevado a centenas de volts do potencial do terra. Além disso, muitas dessas medidas diferenciais exigem a rejeição de sinais de modo comum ( CMRR ) alto.
CMRR significa Common Mode Rejection Ratio , ou em português a Relação de Rejeição em Modo Comum é uma característica dos amplificadores operacionais.
Teoricamente se dois sinais da mesma amplitude, frequência e fase forem aplicados às entradas de um amplificador operacional , estes sinais deveriam se cancelar e nenhuma saída deveria ocorrer. Na prática entretanto, um pequeno sinal ainda aparece, sendo especificado em relação ao ganho máximo em termos de atenuação ou rejeição em dB. A capacidade do operacional em rejeitar estes sinais iguais é a rejeição em modo comum e é medida em dB .
Vantagens dos Amplificadores Diferenciais
- Circuitos diferenciais internos aos canais isolados possuem maior imunidade a ruído ambiente e interferências quando comparado ao circuitos simples.
- Circuitos diferenciais tem uma melhor rejeição a ruído da fonte .
- Circuitos diferenciais tem maior excursão de saída (duas vezes maior que o circuito simples) e maior relação sinal ruído (maior que 3 dB).
- Circuitos diferenciais possuem menos (idealmente nenhuma) distorção de ordem par.
- Osciloscópios com canais isolados aumentam muito a segurança dos operadores.
- Preservam o investimento evitando graves dados aos osciloscópios.
- Osciloscópios com canais isolados são muito mais barato que a compra de um osciloscópio comum e de pontas diferenciais que são muito caras.
Canais isolados e suas principais aplicações :
- Medidas em locais sujeitos a ruídos eletromagnéticos irradiados ou conduzido onde o aterramento da carcaça do osciloscópio não é confiável . Um exemplo claro desta aplicação são medidas em sistemas automotivos ou qualquer outra aplicação de eletrônica embarcada onde muitas medidas necessitam ser flutuantes . Os canais de entrada flutuantes são uma nova tecnologia que permite medições seguras e de baixo ruído, mesmo em situações em que nenhuma das entradas é aterrada. As entradas flutuantes permitem que uma única entrada realize testes de queda de tensão (por exemplo, ao longo da bateria para o cabo do motor de partida) e medições em sinais não aterrados, como unidades de motor elétrico híbrido.
- Medidas de diferentes tipos de sinais independente de sua fase em sistemas bifásicos ou trifásicos.
- Medidas de relação de sinais de sistemas de controle com circuitos de potencia tais com controle de velocidade de motores elétricos .
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