Diseño de buffer de muy baja capacitancia de entrada para medición no invasiva de biomasa

Abstract

En este trabajo se propone el diseño y se valida experimentalmente un circuito de buffer, con vistas a ser empleado como parte del front-end analógico de un sensor de biomasa de acoplamiento capacitivo que involucra mediciones a cuatro puntas. Primero se estimaron los parámetros requeridos del buffer, siendo uno muy importante la baja capacitancia parásita de entrada. Luego se diseñó un circuito para reducir activamente este fenómeno, basándose en técnicas de realimentación positiva de la señal medida (bootstrapping de fuente de alimentación). Se realizaron ensayos iniciales en placas de prueba, y posteriormente se diseñó y construyó una placa de circuito impreso (PCB) para los experimentos finales. Por último, se realizaron ensayos de barridos en frecuencia para distintas capacitancias de acoplamiento con el buffer en la PCB. Mediciones realizadas a través de capacitores de 5,6pF y lOpF, que con buffers convencionales hubiesen resultado en atenuaciones de lOdB y 7dB respectivamente, mediante el circuito propuesto permiten medir potenciales con una atenuación menor a 0,5dB y 0,2dB en cada caso. Entonces, en el instrumento a desarrollar, dos de estos circuitos permitirán realizar la medida diferencial de tensión de la solución biológica independientemente del valor de las capacitancias de acoplamiento.