electrónica analógica. amplificador operacional

7/24/2019 Electrnica analgica. Amplificador operacional.

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AMPLIFICADOR OPERACIONAL

DESCRIPCIN DE AMPLIFICADOR OPERACIONAL

AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEAL

COMPARADOR

INVERSOR

NO INVERSOR

SEGUIDOR DE TENSIN

SUMADOR INVERSOR

SUMADOR NO INVERSOR

RESTADOR

INTEGRADOR

DERIVADOR

INSTRUMENTACIN

BREVE GLOSARIO


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DESCRIPCIN DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Se cumplen algunas condiciones:

La impedancia entre las entradas inversora y no inversora es infinita,

por lo que no hay corriente de entrada.

Resistencia de salida muy baja.

La diferencia de potencial entre las terminales inversora y no

inversora es, o debe ser nula.

No hay corriente entrando o saliendo de las patas inversora y no

inversora.

Puede aumentar cualquier tipo de seal, sea de voltaje o de corriente, que

puede ser alterna o directa.

El amplificador operacional se compone de varias etapas integradas en un

nico chip:

>>ETAPA DE ENTRADA DIFERENCIAL:

Esta etapa toma la tensin diferencial de entrada y la amplifica. Debe

proporcionar elevada resistencia de entrada. Que vendra siendo la diferencia

entre la seal (voltaje) aplicada a la entrada inversora y la seal aplicada a la

entrada no inversora. >>ENTRADAS INTERMEDIAS DE AMPLIFICACIN:

Su objetivo es aumentar laganancia.

>>ETAPA FINAL DE POTENCIA:

Suministra una seal de alto nivel a la carga exterior. Debe proporcionar baja

resistencia de salida.


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Todas estas etapas deben ser polarizadas adecuadamente, generalmente

utilizandofuentes de alimentacin simtricas.

es la ganancia de tensin diferencial o ganancia de lazo abierto.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEAL

Se define como amplificador operacional ideal a aquel que tiene las

siguientes caractersticas:

>>GANANCIA DE TENSIN INFINITA.

>>RESISTENCIA DE ENTRADA INFINITA.

>>RESISTENCIA DE SALIDA NULA.

>>GANANCIA DE MODO COMN NULA.

>>MARGEN DINMICO.

CIRCUITO LINEAL EQUIVALENTE AL

DIAGRAMA DEL AMPLIFICADOR

OPERACIONAL (TRIANGULITO)

TRANSFERENCIA DE

UN AMPLIFICADOR

OPERACIONAL


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GANANCIA DE TENSIN INFINITA Al ser la ganancia de tensin infinita y dado que el voltaje de salida es finito

se tiene que

La condicin se traduce en que y se dice que existe uncorto circuito entre las 2 terminales de entrada.

Si el operacional sale de la zona de funcionamiento lineal y se dicequesatura,proporcionando en su salida +Vcc o -Vcc segn el voltajediferencial sea positivo o negativo.

De aqu se desprende que para trabajar en la zona lineal se debe

implementar una red de realimentacin negativa que devuelva una fraccin

de la seal de salida a la terminal de entrada inversora, forzando a que la

tensin diferencial sea exactamente 0 al mismo tiempo que proporciona una

ganancia en bucle (lazo) cerrado dependiente exclusivamente de la red de

realimentacin.

RESISTENCIA DE ENTRADA INFINITA Esto implica que por los terminales de entrada no se introduce ninguna

corriente al operacional.

RESISTENCIA DE SALIDA NULA Esto significa que se comporta como un generador ideal de tensin, es decir

el amplificador operacional ideal proporciona en su salida la corriente

necesaria para mantener el voltaje de su salida.


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>>GANANCIA DE MODO CUMN NULA La tensin de salida no depende de la tensin de modo comn, y solo

depende de la tensin diferencial.

>>MARGEN DINMICO Vcc

Indica que la tensin de salida puede tomar cualquier valor entre +Vcc y -

Vcc.


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AMPLIFICADOR OPERACIONAL COMO COMPARADOR

Una de las condiciones que se debe cumplir para utilizar el amplificador

operacional es que el voltaje entre la entrada inversora y no inversora debeser cero. Esto quiere decir que los voltajes en la entrada inversora y la no

inversora deben ser iguales para que haya voltaje de salida.

Si establecemos un voltaje fijo en la terminal inversora, pero en el pin no

inversor tenemos un voltaje menor a dicho potencial, la salida del

amplificador ser nula, es decir, no habr voltaje en la salida (que es lo

mismo que dije anteriormente).

Gananciaamplificador

operacional en la

abierto.

Tensinvariable.

Tensin dereferencia.


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Si igualamos el voltaje en las terminales inversora y no inversora, la salida de

voltaje ser efectiva.

APLICACIONES:

Esta funcin es utilizada en los comparadores lgicos que conforman los

conversores de analgico a digita.

Los multmetros digitales estn basados en comparadores lgicos y

conversores de analgico a digital.

Tambin pueden ser utilizados para comparar niveles de voltajes o en

protecciones contra sobre corriente.


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AMPLIFICADOR OPERACIONAL INVERSOR

El amplificador operacional inversor logra invertir un voltaje de entrada a la

vez que lo amplifica.

FRMULA:

Nuevamente, sin entrar en pedos enredosos se tiene que la frmula es la

siguiente:


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AMPLIFICADOR OPERACIONAL NO INVERSOR

Esta configuracin permite aumentar el nivel del voltaje en una seal de

entrada de tal forma que la seal que entra en el pin no inversor sale

amplificada del dispositivo.

FRMULA:

SEGUIDOR DE TENSIN

Si en el amplificador no inversor hacemos infinita y cero, obtenemos elseguidor de tensin o seguidor de emisin.

sirve por ejemplo para amplificar una seal a un motor.La tensin de entrada se transmite ntegra a la salida.


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El generador de seal se encuentra con una resistencia de entrada infinitay no se le extrae corriente, mientras que la carga recibe esa tensin ypuede absorber cualquier corriente.

SUMADOR INVERSOR

El amplificador operacional sumador permite al usuario sumar varios niveles

de voltaje a la vez que se invierte el signo del voltaje.


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FRMULA:

APLICACIN:

Esta configuracin es muy utilizada en los convertidores de digital a anlogo

para transformar seales digitales a niveles de voltaje anlogo.

SUMADOR NO INVERSOR

La salida se encuentra en fase con la entrada, pero no se puede obtener

ganancia unitaria.


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RESTADOR

Tiene una resistencia de entrada baja en comparacin con otro tipo de

restadores como por ejemplo el amplificador de instrumentacin.

Y para

INTEGRADOR

Integra e invierte las seales

y

, que son funciones dependientes del

tiempo El integrador no se usa en la prctica de forma discreta ya que cualquier

seal pequea de DC en la entrada puede ser acumulada en el condensador

hasta saturarlo por completo; sin mencionar la caracterstica de offset del

mismo operacional, que tambin es acumulada.


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Este circuito se usa de forma combinada en sistemas retroalimentados, que

son modelos basados en variables de estado (valores que definen el estado

actual del sistema) donde el integrador conserva una variable de estado en el

voltaje de su condensador.

DERIVIDADOR

Deriva e invierte la seal respecto al tiempo.

Tambin se utiliza como filtro.

Es un circuito que no se utiliza en la prctica porque no es estable. Esto se

debe a que al amplificar ms seales de alta frecuencia se termina

amplificando mucho ruido.


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AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIN

Es un amplificador diferencial, cuya ganancia puede establecerse de forma

muy precisa y que ha sido optimizado para que opere de acuerdo a sus

propias especificaciones an en un entorno hostil. Es un elemento esencial

de los sistemas de medida, en los que se ensambla como un bloque funcional

que ofrece caractersticas funcionales propias e independientes de los

restantes elementos con los que interacciona.

Estos circuitos amplifican la diferencia entre 2 seales de entrada y rechazan

cualquier seal que sea comn a ambas seales. Estos circuitos se utilizan

principalmente para amplificar seales diferenciales muy pequeas en

muchos procesos industriales, medicin, adquisicin de datos y aplicaciones

mdicas.

Ante las exigencias de medida que imponen los sensores, estos circuitos

deben cumplir unos requisitos generales:

>>GANANCIA: seleccionable, estable y lineal.

>>ENTRADA DIFERENCIAL: con CMMR alto.


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>>ERROR DESPRECIABLE DEBIDO A LAS CORRIENTES Y TENSIONES DE OFFSET.

>>IMPEDANCIA DE ENTRADA ALTA.

>>IMPEDANCIA DE SALIDA BAJA.


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BREVE GLOSARIO

ADIMENSIONAL: Es una cantidad sin una dimensin fsica asociada, siendo

por tanto un nmero puro que permite describir una caracterstica fsica sin

dimensin ni unidad de expresin explcita, y que como tal, siempre tiene

una dimensin de 1.

GANANCIA: Es una magnitud que expresa la relacin entre la amplitud de

una seal de salida respecto a la seal de entrada. Por lo tanto, la ganancia es

unamagnitud adimensional,que se mide en unidades como Belio (odecibelios dB).

FUENTE DE ALIMENTACIN SIMTRICA: Es el tipo de fuente de alimentacin

que es simtrica.

SATURACIN: Es el estado de un circuito amplificador que suministra una

tensin de salida prxima a la de aquella con la que se alimenta.

COLOR NEGRO: GND

COLOR ROJO: +Vcc

COLOR GRIS: -Vcc

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