El diseño de un amplificador de baja ruido (LNA) es esencial para dispositivos médicos que requieren una amplificación precisa de señal. Los amplificadores operativos (op-amps) se utilizan comúnmente debido a su versatilidad y rendimiento. Este estudio de caso explora el proceso de diseñar un LNA adaptado para aplicaciones médicas, centrándose en minimizar el ruido y garantizar la integridad de la señal.

Objetivos de diseño

El objetivo principal es desarrollar un amplificador que ofrezca un alto aumento con una mínima contribución al ruido. Debe funcionar de forma fiable dentro del entorno del dispositivo médico, manteniendo la fidelidad de la señal y cumpliendo con los estándares de seguridad. El consumo de energía y el tamaño también son consideraciones importantes.

Selección de componentes

Elegir el amplificador operativo adecuado es crítico. Los parámetros clave incluyen ruido de baja tensión de entrada, baja corriente de sesgo y alta ancho de banda. Para esta aplicación, una op-amp de precisión con una densidad de ruido inferior a 5 nV/√Hz es ideal. Además, el amplificador debe tener un producto de ancho de banda de ganancia adecuado para las frecuencias de señal esperadas.

Aplicación del diseño

El circuito amplificador se configura en una topología no invertida para maximizar el ganancia manteniendo la estabilidad. Un resistor de baja altura se utiliza en el circuito de retroalimentación para reducir el ruido térmico. El filtrado de alimentación y el arrastre adecuado se implementan para minimizar aún más la interferencia y el ruido.

Pruebas y resultados

El circuito montado se somete a pruebas con un generador de señal y analizador de espectro. Los resultados muestran una cifra de ruido inferior a 2 dB, cumpliendo los criterios de diseño. El amplificador mantiene la linealidad y la estabilidad en todo el rango de temperaturas operativas, confirmando su idoneidad para la integración de dispositivos médicos.