Tema 6
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
1.- Introducción.1.1.- Símbolos y terminales del amplificador operacional.1.2.- El amplificador operacional como amplificador de tensión.p p p1.3.- Conceptos básicos de realimentación.1.4.- El amplificador operacional realimentado.
2.- El amplificador operacional ideal.2.1.- Características del amplificador operacional ideal.2.2.- Resolución de circuitos con amplificadores operacionales ideales.2.3.- Circuitos típicos con amplificadores operacionales ideales.
3.- Ejemplos de amplificadores operacionales.
1
1.- Introducción.1.1.- Símbolos y terminales del amplificador.
iV V V o
i
VAV
O iV A V A V V
Entrada no inversora Entrada inversora
OV VSi V cte
V V
OV VSi V cte
Tema 6.- El Amplificador Operacional2
OV V OV V
1.- Introducción.1.2.- El amplificador operacional como amplificador de tensión.
ii S
RV VR R R R
i S L iO V S
L O L i SO V i
O L
R R R RV A VR R R R RV A V
R R
LO L
O LO V S
i
RR R 1R R
V A VRR R 1
i Si S
R R 1R R
En un amplificador de tensión interesa:Baja RoAlta Ri
3 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Alta Av
1.- Introducción.1.3.- Conceptos básicos de realimentación.
Amplificador no realimentado
oSA o
iA
S
Amplificador realimentado
S A S
O eO i O
e i fO i
f O
S A SS A S f S
S S SS 1 A f A S
S f S
f OS f S
Of
i
S AAS 1 A f
4 Tema 6.- El Amplificador Operacional
1.- Introducción.
Of
i
S AAS 1 A f
i
Si A·f > 0 Realimentación negativa
• Estabiliza
• Disminuye la ganancia
Si A·f < 0 Realimentación positiva
I t bili• Inestabiliza
• Aumenta la ganancia
5 Tema 6.- El Amplificador Operacional
1.- Introducción.
Realimentación negativa Realimentación positiva
6 Tema 6.- El Amplificador Operacional
2.- El Amplificador Operacional Ideal.
Características principales:
•Impedancia de entrada infinita
•Impedancia de salida nula
Ri
Ro 0
•Ganancia diferencial infinita
•Margen dinámico
CMRR i fi it
VccVA
•CMRR infinito
7 Tema 6.- El Amplificador Operacional
2.- El Amplificador Operacional Ideal.
Características secundarias:
•Anchura de banda infinita
•Tensión de offset nula
•Corrientes de polarización nulas
•Ruido nulo
Ti d t ió l•Tiempo de conmutación nulo
8 Tema 6.- El Amplificador Operacional
2.- El Amplificador Operacional Ideal.2.2.- Resolución de circuitos.
Realimentación negativa
OO V
V
vv A V V V VA
V V
Entrada en cortocircuito virtual
VA
V
O
V
v valor finitoV V 0
A
Entrada en cortocircuito virtual
Hipótesis válida únicamente en la zona lineal (AmOp no saturado)
iR
B BI I 0
9 Tema 6.- El Amplificador Operacional
2.- El Amplificador Operacional Ideal.2.2.- Resolución de circuitos.
Realimentación positiva o amplificador sin realimentar
La tensión de salida Vo sólo puede adoptar dos valores
OVcc
VVcc
iR
B BI I 0
10 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Amplificador de Tensión Inversor.
v v v 0i i 0 i i
B B 1 2i i 0 i i
i iv 0 vi 11 1 Oi
1 2O O 1 2
2
iR R vvi i0 v v R RiR R
2O i
1
Rv vR
2 2R R
O 2V
v RA Características como Amplificador de tensión:
Vi 1
ii 1
1
Av RvZ Ri
Z 0
11 Tema 6.- El Amplificador Operacional
OZ 0
Amplificador de Tensión no Inversor.
v v v 0
B B 1 2i i 0 i i
i i0 v vi 11 1 i Oi
1 2i O 1 2
22
iR R v vvi iv v R RiR
2O i
1
Rv 1 vR
Características como Amplificador de tensión:
2R
O 2v RA 1O 2V
i 1
i ii
B
A 1v Rv vZi 0
12 Tema 6.- El Amplificador Operacional
OZ 0
Amplificador de Tensión Diferencial.
B B
v vi i 0
4 24
v R iRv v
4
222 3 4
3 4
v vvi R RR R
1
1v viR v vv v R R
1 O1 2 11 O
1 2 1 2 1 2O1
2
R v vv v R Rv v vR R R R R Rv vi
R
2
1 2O 2 1
R1R Rv v v v vR R
2 4
1 3
R RR R
Si se cumple
3 1
4
R R1R
2O 2 1
Rv v vR
13 Tema 6.- El Amplificador Operacional
1R
Sumador Inversor.
B B 1 2 3
v v v 0i i 0 i i i i
11
13 O1 2
1 2 32
viR
v vv vi i i ivi R R R R
22 1 2 3
2
33 O 1 2 3
i R R R RRv R R Ri v v v vR
O 1 2 3
3 1 2 3
O
R R R RviR
La tensión de salida es una combinación li l d l t i d t dlineal de las tensiones de entrada.
1 2 3R R R R 0 1 2 3v v v v En el caso particular que
14 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Sumador no Inversor.
B A
B B 1 2 3
v v v v
i i 0 i i i 0
B B 1 2 3
1 A1
3 A1 A 2 A1
v vi v vv v v vR i i i 0 0
3 A1 A 2 A1
1 2 31 2 32 A
22 31 2
A
R i i i 0 0R R Rv vi
R vv v 1 1 1 v
A1 2 3 1 2 33 A
33
vR R R R R Rv vi
R
R1 1 1 B O
Rv vR R´
31 2O
1 2 3 1 2 3
vv v 1 1 1 R vR R R R R R R R´
1 2 3R R R R´́Si
R ' 2R
1 2 3 O
1 3 Rv v v vR´́ R´´ 3R
O 1 2 3v v v v
15 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Seguidor de tensión.
v v O iv v
LO S O S O S
R 1v v v v v vRR R
Ejemplo de aplicación
SL S
L
RR R 1R
Si R R v v S L O SSi R R v v
O Sv v
16 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Convertidor Tensión - Corriente.
v vv v v
S
B B
v v vi i 0
SL
vvi f RR R
1 1R R
La corriente por la resistencia es independiente del valor de la misma.
17 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Convertidor Corriente - Tensión.
B B
v v
i i 0
O 1 Sv R i
La tensión en la resistencia es independiente del valor de la misma.
18 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Integrador.
i1viv v v 0 Rd
OB 1 2 2dvI 0 i i i Cdt
OiO i
dvv 1C dv v dtR dt RC
t
O O i0
1v v (0) v dtRC
Para establecer las condiciones iniciales:
19 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Diferenciador.
i1
dvi Cv v v 0 dt
OB 1 2 2vI 0 i i iR
O i iO
v dv dvC v RCR dt dt
R dt dt
d iO
dvv RCdt
20 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Diodo de precisión.
I 0 v 0
Diodo en corte
B OI 0 v 0
D A i Oi
v V v v´ A v vAv V
C OD A C v vv v v
Ai iV
v v 0 i iADiodo en conducción
O iv v v v O iv v v v
OO iO
i 0v 0 v 0 v 0vi
21 Tema 6.- El Amplificador Operacional
O iOL
Li RR
Diodo de precisión.
i OSi v 0 v 0Si v 0 v v
En resumen
i O iSi v 0 v v
Diodo de precisión
Diodo normal
22 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Comparador.
Es un circuito sin realimentación
OVcc
V
OV Vcc
i O CC
i O CC
Si v 0, V V v V
Si v 0, V V v V
23 Tema 6.- El Amplificador Operacional
Disparador (Trigger) de Schmitt.
i O CCSi v v v V
i O CCSi v v v V
2RV V 2R O R
2 1v V v V
R R
2RSi V V V V V
2O CC R CC R 1
2 1
2O CC R CC R 2
Si v V v V V V VR RRSi v V v V V V V
R R
24 Tema 6.- El Amplificador Operacional
2 1R R
Amplificador Operacional LM 741
+
-
+
25 Tema 6.- El Amplificador Operacional
+Vcc
Circuitería Interna LM 741
7
+3 2
V-V+
6Output
4
1 5AjusteOffset
AjusteOffset
26 Tema 6.- El Amplificador Operacional
-Vcc4