Amplificador Operacional Ejercicios Resu

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    Fco. Javier Hernández Canals.

    Amplificador OperacionalEjercicios Resueltos

    Fco. Javier Hernández Canals.

    Aplicaciones lineales

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    -

    +iv

    0v

    > Seguidor de tensión (buffer, adaptador de impedancias)

    · Teniendo la realimentación negativa.

    0 iv =v

    Consiste en realimentar la entrada negativa con la señal de salida eintroducir tensión por la entrada positiva. Es muy utilizado enelectrónica y consigue que la ganancia en tensión sea igual a la unidad, y,por tanto, la tensión de entrada no es modificada a la salida.

    Su característica fundamental es que, sin modificar la tensión deentrada, sí que modifica el valor de la impedancia: a la entrada hay unvalor muy elevado, y a la salida, una impedancia muy baja. El seguidor detensión tiene una amplia aplicación como transformador de impedancias;se utiliza para acoplar una fuente de alta impedancia a una carga deimpedancia baja.

    -

    +iv

    0v

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    > Amplificador inversor.En el circuito amplificador inversor, la señal de salida del amplificadorrealimenta la entrada inversora por medio de una resistencia. En laentrada inversora se conecta una resistencia, mientras que la entrada noinversora se conecta a masa. La señal de salida es invertida (desfasadaen 180°) con respecto a la señal de entrada y su amplitud dependerá delcociente entre la resistencia de realimentación y la conectada a la

    entrada inversora. Escogiendo las resistencias convenientemente sepuede obtener la amplificación deseada para una aplicación específica.

    -+

    2R

    0v

    1R

    +

    -

    iv+

    -

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    0 2

    i 1

    v R=-v R

     1 2i =i

    0i

    1 2

    0-vv -0=R R

    -+

    2R

    0v

    1R

    +

    -

    iv+

    -

     1i 2i

    0V

    0 2

    i 1

    v R=-v R

     1 2i =i

    0i

    1 2

    v -00-v=R R

    -

    +

    2R

    0v

    1R

    +

    -

    iv+

    -

     1i 2i

    0V

    Alternativa 1 Alternativa 2

      >   A  m  p   l   i   f   i  c  a   d  o  r   i  n  v  e  r

      s  o  r .

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    > Amplificador no inversor.Las características fundamentales del amplificador no inversor es que laseñal de salida está en fase con respecto a la señal de entrada y laganancia del amplificador siempre será mayor que la unidad. En estecircuito, al igual que en el circuito del amplificador inversor, larealimentación es negativa, pero la tensión de entrada se aplica a laentrada no inversora.

    -+

    2R

    0v1R

    iv

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    0 1 2 2

    i 1 1v R +R R= =1+v R R

     1 2i =i

    i 0i

    1 2

    v -v0-v =R R

    -

    +

    2R

    0v1R

    iv

     1i 2i

     iv

    Alternativa 1 Alternativa 2

    20 i

    1

    Rv = 1+ ·vR

    0 1 2 2

    i 1 1v R +R R= =1+v R R

     1 2i =i

    O ii

    1 2

    v -vv -0 =R R

    -+

    2R1R

    iv

     1i 2i

     iv

    20 i

    1

    Rv = 1+ ·vR

      >   A  m  p   l   i   f   i  c  a   d  o  r  n  o   i  n  v  e  r

      s  o  r .

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    > Sumador inversor ponderado.El sumador inversor se basa en un amplificador inversor, al cual se leañaden dos o más resistencias, en ramas independientes, conectadas ala entrada inversora del amplificador operacional. En el extremo decada una de ellas se conectan las tensiones de alimentación. La tensiónde salida será proporcional a la suma de esas tensiones de entrada.

    -

    +

    R

    0v2R

    2v

    3R3v

    1R1v

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    31 20

    1 2 3

    vv vv =-R·( + + )R R R

     1 2 3i +i +i =i

    3 01 2

    1 2 3

    v -0 0-vv -0 v -0

    + + =R R R R

    -

    +

    R

    0v2R

    2v

    3R3v

    1R1v  1i

    0V2i

     3i

    i

    Alternativa 1 Alternativa 2

    31 20

    1 2 3

    vv vv =-R·( + + )R R R

     1 2 3i +i +i +i=0

    3 01 2

    1 2 3

    0-v 0-v0-v 0-v

    + + + =0R R R R

    -

    +

    R

    0v2R

    2v

    3R3v

    1R1v  1i

    0V2i

     3i

    i

      >   S  u  m  a   d  o  r   i  n  v  e  r  s  o  r  p  o  n   d  e  r  a   d  o .

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    > Sumador no inversor ponderado.

    31 2

    B 1 2 30

    A

    1 2 3

    vv v+ +R R R Rv = 1+ · 1 1 1R + +

    R R R

     1 2 3i +i +i =01 x 2 x 3 x

    1 2 3

    v -v v -v v -v+ + =0R R R

    A Bi =i x x 0A B

    0-v v -v=R R

    Las resistencias se conectan a laentrada no inversora delamplificador operacional. -

    +

    BR

    0v

    AR

    2R2v

    3R3v

    1R1v

    -

    +

    BR

    0v

    AR

    2R2v

    3R3v

    1R1v

    xv

    xv

     1i

     2i

     3i

     Ai  Bi

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    Ampliación: Construcción de un sumador no

    inversor a partir de un sumador inversor yun inversor.

    -

    +

    5R

    0v

    4R

    +

    -

    -+

    R

    xv2R

    2v

    3R3v

    1R1v

    2O x

    1

    Rv =- ·v

    R31 2

    x1 2 3

    vv vv =-R·( + + )

    R R R

    32 1 2O

    1 1 2 3

    vR·R v vv = ·( + + )R R R R

    Amplificadorinversor.

    Sumadorinversor.

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    > Amplificador con eliminación del nivel de continua.

    · Para las señales de CC el condensador se comportacomo un circuito abierto por lo que no las deja pasar,para las señales de alterna la FDT es la siguiente.

    -

    +

    2R

    0v

    1R

    iv

     pR

    C

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    p1 20 i

    1 p

    R ·C·sR +RV = · ·VR 1+R ·C·s

       

    i x x

    p

    d(v -v ) v -0C =dt R

    x x 0

    1 2

    0-v v -v=R R

    x x 0

    1 2

    -V V -V=R R

    xi xp

    vC·s·(v -v )=R

     1 2i =i

     3  4i =i

    -

    +

    2R

    0v

    1R

    iv

     pR

    Cxv

     2i

    xv

     1i

     3i

     4i

    NOTA: s =jω (variable compleja)

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    14

    > Amplificador diferencial.El circuito restador de tensión es denominado habitualmenteamplificador diferencial en modo común. Este circuito es la combinaciónde un amplificador inversor con uno no inversor. El amplificadoroperacional se realimenta negativamente, alimentándose las entradascon tensiones diferentes. La tensión de salida corresponde a ladiferencia entre las dos tensiones de entrada: la que se aplica a la

    entrada positiva, menos la que se aplica a la entrada negativa,multiplicada por un factor de ganancia que está determinado por laresistencia de realimentación y la conectada a la entrada inversora delamplificador.Toda diferencia de tensión entre las dos entradas será amplificada,mientras que cualquier señal común a los dos terminales de entrada noserá amplificada; por esta razón, los amplificadores diferenciales sonampliamente utilizados en la instrumentación electrónica, como es elcaso de los sensores de determinadas magnitudes físicas: termopares,galgas extensiométricas, etc.

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    20 2 1

    1

    Rv = ·(v -v )R

    1 x x 0

    1 2

    v -v v -v=R R

      2 x x

    1 2

    v -v v -0=R R

     3   4i =i1 2i =i

    -+

    2R

    0v

    1R1v

    2R

    1R2v

    xv

    xv

     1i  2i

     3i

     4i

    -

    +

    2R

    0v

    1R1v

    2R

    1R2v

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    > Amplificador diferencial de instrumentación.

    -

    +

    2R

    0v

    1R1'v

    2R

    1R

    2'v

    -

    +

    +

    -

    R

    0R

    R

    1v

    2v

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    -

    +

    2R

    0v

    1R1'v

    2R

    1R

    2'v

    +

    -

    -

    +

    R

    0R

    R

    1v

    2v

    20 2 1

    1 0

    R 2·Rv = ·(1+ )·(v -v )R R

    20   2' 1'

    1

    Rv = ·(v -v )R

    Amplificadordiferencial.

    1 1 21'

    0

    v -v v -v=R R

    21 2 2'

    0

    v -vv -v =R R

    1 0 21'0

    1v = v ·(R+R )-v ·RR

     

    2 0 12'0

    1v = v ·(R+R )-v ·RR

     

    1v

    2v

    1 21 21' 2'

    0

    v -v v -vv -v

    = =R R R

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    18

    -

    +

    1R

    LR

    2R

    ei

    -+

    1R

    LR

    2R

    ei

    > Amplificador de intensidadcon carga flotante.

    xe

    1

    0-vi =R

    s e 0 x1 2

    1 1i =i +i =-v ·( + )R R

    xs 1 2

    ie

    x1

    1 1-v ·( + )i R RA= = 1i -v ·

    R

    x0

    2

    0-vi =R

    Ganancia de intensidad:

    s 1i

    e 2

    i RA= =1+i R

    si

    e

    iA=i

    0V

    ei

    si0ixv

    1 2

    1 2

    1

    R +RR ·R= 1

    R

    1

    2

    R=1+R

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    > Convertidor de corriente a tensión y de tensión a corriente

    Los convertidores de corriente a tensión y de tensión a corrientetambién se suelen denominar fuente de tensión controlada porcorriente y fuente de corriente controlada por tensiónrespectivamente. En el primer caso, la tensión de salida esdirectamente proporcional a la corriente de entrada y, en el segundo,la corriente de salida es directamente proporcional a la tensión deentrada.

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    -

    +

    LR

    0v

    R

    iv

    > Convertidor tensión-corriente.

    i is

    v -0 vi = =R R

    > Convertidor corriente-tensión.

    0 ev =-R·i

    0e

    0-vi =R

    -

    +

    LR

    0v

    R

    iv

    iv si

    -

    +

    R

    0v

     ei

    -+

    R

    0v

     ei

    0V

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    > Integrador.

    El circuito integrador es capaz de obtener a la salida una tensión que esproporcional a la integral, con respecto al tiempo, de la tensión deentrada. Este circuito es igual al amplificador inversor, pero en estecaso la realimentación negativa se realiza a través de un condensador yno a través de una resistencia.

    La principal aplicación de estos circuitos es generar rampas de tensiónque se controlan mediante la tensión de entrada. El integrador presentauna configuración de amplificador inversor; por tanto, si la tensión deentrada es positiva, la rampa de salida tiene pendiente negativa, si latensión de entrada es negativa, la rampa de salida tiene pendientepositiva, y si la tensión de entrada es cero, la salida será un valor detensión constante.

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    22

    > Integrador inversor con condensador flotante.

    0 i1v =- v ·dt

    R·C ∫

     1 2i =i

    0i d(0-v )v -0 =CR dt

    i0

    v d=-C ·vR dt

    -+

    C

    0v

    Riv

    -

    +

    C

    0v

    Riv  1i  2i

    0V

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    23

    -

    +

    R

    0v

    R

    iv  R

    R

    C

    > Integrador no inversor.

    0 i2v = v ·dt

    R·C ∫

     1 2i=i +i

    x i x 0 xdv v -v v -vC = +dt R R

    x x 0 2

    0-v v -vi = =R R

    0x

    vv =2

    -

    +

    R

    0v

    R

    iv

    R

    R

    C

     1i

    i 2i

    xv

    xv

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    24

    > Derivador.La construcción de un circuito derivador es muy similar a la de unintegrador. La realimentación negativa se realiza a través de unaresistencia y la tensión de entrada se aplica a la entrada inversora através de un condensador, sustituyendo a la resistencia que aparece enel amplificador inversor. Este circuito obtiene a la salida la derivada deuna tensión de entrada.

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    25

    > Derivador inversor.

    0 idv =-R·C v

    dt

     1 2i =i

    0i 0-vd(v-0)C =dt R

    0i

    -vdC ·v =dt R

    -

    +

    R

    0v

    Civ

    -

    +

    R

    0v

    Civ

    0V

     1i  2i

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    26

    > Derivador no inversor.

    0 idv =R·C vdt

     1 2i =i

     3 4i =i

    x 0x

    v -vdC· (0-v )=dt R

    xi x

    v -0dC· (v -v )=dt R

    -+

    R

    0viv

    R

    C

    C

    xv

     1i  2i

    xv3i

     4i

    -+

    R

    0viv

    R

    C

    C

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    27

    -

    +

    2KΩ

    2V

    5KΩ

    1V

    10KΩ

    1KΩ

    > El amplificador operacional de la figura es ideal y no está saturado.

    Encuentra la relación entre V2/V1.

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    28

    -+

    2KΩ

    2V

    5KΩ

    1V

    10KΩ

    1KΩ

    Existe realimentación negativa.

    Aplicación lineal.

    Cortocircuito virtual.

    0V1V   1I

    1I 2I3I

    X11 0-VV -0I = =5 10

    XV

    X 22

    V -VI =2

    X3

    V -0I =1

    NOTA: en los cálculos se omiten los múltiplos (KΩ) y los submúltiplos (mA)

    - +v =v

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    29

    X11

    0-VV -0I = =5 10X 2

    2V -VI =

    2X

    3V -0I =

    1

    Aplicando la ley de las

    corrientes al nudo X

    -

    +

    2KΩ

    2V

    5KΩ

    1V

    10KΩ

    1KΩ

    0V1V 1I

    1I 2I3I

    XV

    1 2 3I =I +I

    X X 2 X0-V V -V V= +10 2 1

    X 21 1 1 1V ·( + + )= V1 2 10 2X 2

    5V = V16

    X11

    -VVI = =

    5 102

    1

    5- VV 16=5 10

    2

    1

    V 160=- =-6,4V 25

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    30

    > En el circuito de la figura vs=sen100t. Determina los valores de v1 y v2.

    -

    +

    100Ω

    2vR

    30Ω

    sv

    20Ω

    1v+

    -

    +

    -

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    16/35

    16

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    31

    Existe realimentación negativa.

    Aplicación lineal.

    Cortocircuito virtual.-

    +

    100Ω

    2vR

    30Ω

    sv

    20Ω

    1v+

    -

    +

    -

    0Vsv

    - +v =v

     1i 2i

     1 2i =i

    s 2v -0 0-v=50 100

    2 sv =-2·v

    sv =sen100t=-2·sen100t(V)

    1 s 1v =v -20·i

    s s 2 1 2

    v -0 v -v 1i =i = = = sen100tA50 150 50

    1=1·sen100t-20· sen100t50 20 3=(1- )·sen100t= sen100t(V)50 5

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    32

    > En el circuito de la figura calcular el voltaje del nudo C, i1, resistenciade entrada vista desde la fuente de 9V, v2 e i4.

    -

    +

    5Ω

    2v10Ω

    3Ω

    9V

    4Ω C

    +

    -

    6Ω

     4i

     1i   2i

     3i

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    17/35

    17

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    33

    -+

    5Ω

    2v10Ω

    3Ω

    9V

    4Ω C

    +

    -

    6Ω

     4i

     1i   2i

     3i

    Existe realimentación negativa.

    Cortocircuito virtual.   - +v =v9V 0V

    Aplicando la ley de lascorrientes al nudo C,tenemos:

    CS: Consideramos positivas lasintensidades salientes.

     1 2 3-i +i +i =0

    C9-v-( )4

    Cv -0+3

    Cv -0+6

    =0   Cv =3V

    C 1

    9-vi =4

    9-3=4

    6= =1,5A4

    Fco. Javier Hernández Canals

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    34

    -

    +

    5Ω

    2v10Ω

    3Ω

    9V

    4Ω

    +

    -

    6Ω

     4i

    3V1,5A9V

     in 1

    vR =i

    9= =6Ω1,5

    C 2

    v -0i =3

    23-0 0-v= =3 5 2

    v =-5V

    2

     4

    v -0i =10

    -5-0=10

    =-0,5A

    Ampliación: Equivalente de Thevenin.

    3Ω

    9V

    4Ω

    6Ω

    A

    B

    thvthv

    V 9i= = =0,9AR 10

    thv =6·i=6·0,9=5,4V

    th6·4R =3+6+4

    =5,4Ω

    5,4V

    5,4ΩA

    B

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    18/35

    18

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    35

    -

    +

    2v

    3KΩ21V

    3KΩ

    C+

    -

    6KΩ

     1i

    8KΩ 5KΩ

    > Encuentra el valor de vc, i1, v2 y Rin (desde la fuente de 21V)

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    36

    -

    +2v

    3KΩ21V

    3KΩ

    C+

    -

    6KΩ

     1i

    8KΩ 5KΩ

    Existe realimentación negativa.Cortocircuito virtual. - +v =v

    0V

    2v

    21V

    NOTA: en los cálculosse omiten los múltiplos(KΩ) y los submúltiplos(mA)

    Aplicamos la ley de lascorrientes al nudo C

    CS: Consideramos positivas lascorrientes salientes.

    2C C C C21-v v -v v -0 v -0-( )+ + + =03 8 6 3

    Tenemos una ecuación con dos incógnitas.

    La otra ecuación la obtendremos del análisis del operacional.

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    19/35

    19

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    37

    -

    +

    2v

    3KΩ21V

    3KΩ

    C+

    -

    6KΩ

     1i8KΩ 5KΩ

    INVERSOR-

    +2v

    3KΩ

    C

    +

    -

    5KΩ

    Cv+

    -

    C 2 1 2

    v -0 0-vi =i = =3 5

    0V1i

     2i

    2 C5v =- v3

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    38

    2 C5v =- v3

    Cv =6V

    25v =- ·5,25=-10V3

    C

    1

    21-V

    i = 3

    21-6

    = =5mA321

    in 1

    vR =i -3

    21= =4,2KΩ5·10 -

    +

    2v

    3KΩ21V

    3KΩ

    C+

    -

    6KΩ

     1i

    8KΩ 5KΩ

    0V

    2v

    21V

    2C C C C21-v v -v v -0 v -0-( )+ + + =03 8 6 3

    2 C5v =- v3

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    20/35

    20

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    39

    > Determina el valor de vo.

    -

    +

    ov

    1R

    +

    -

    -

    +

    RR

    2R1R1v

    2v

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    40

    -

    +

    ov

    1R

    +

    -

    -+

    RR

    2R1R1v

    2v0V

    0V

    0V3v

     2i  2i

     1i  0i

     3i

    322

    0-vv -0i = =R R 2 3

    v =-v

     3i

     0 1 3i =i +i 311 1

    v -0v -0= +R R

    0

    2

    0-v=R

    20 1 3

    1

    Rv =- ·(v +v )R

    20 2 1

    1

    Rv = ·(v -v )R

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    21/35

    21

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    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    41

    > Determina el valor de v0 en el circuito de la figura.

    Existe realimentación negativa.Cortocircuito virtual. - +v =v

    -

    +

    2R

    0v

    1R

    2v

    +

    -

    1v

    2vi

    i

    2 01 2

    1 2

    v -vv -vi= =R R

    20 2 2 1

    1

    Rv =v + ·(v -v )R

    -

    +

    2R

    0v

    1R

    2v

    +

    -

    1v

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    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    42

    > Determina el valor de v0 en el circuito de la figura.

    -

    +ov

    +

    -

    1R2R

    -

    +

    2R1R

    1v   2v

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    22/35

    22

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    43

    -+

    ov+

    -

    1R2R

    -+

    2R1R

    1v   2v

    1v 2vAi Ai  Bi  Bi3v

    1 31A2 1

    v -v0-vi = =R R 13 12

    Rv = 1+ ·vR

    3 2 2 0 B

    1 2

    v -v v -vi = =R R

    2 20 2 3

    1 1

    R Rv = +1 ·v - ·vR R

    ( )20 2 11

    Rv = +1 · v -vR

    Fco. Javier Hernández Canals

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    44

    -

    +

    10KΩ

    oviv 4,7KΩ

    > Determina el voltaje de salida en el circuitode la figura, sabiendo que vi= -0,4V

    -+

    10KΩ

    oviv 4,7KΩ

    iv

    Existe realimentación negativa.Cortocircuito virtual. - +v =v

    NOTA: en los cálculos se omiten losmúltiplos (KΩ) y los submúltiplos (mA)

    1 01 v -v0-vi= =4,7 10 0 i

    147v = v47

    0 i147v = ·v =3,128·(-0,4)=-1,25V47

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    23/35

    23

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    45

    0 i10v = 1+ ·v=3,128·(-0,4)=-1,25V4,7

    Alternativa 2. Redibujar el esquema.

    -

    +

    10KΩ

    oviv 4,7KΩ

    -

    +

    10KΩ

    0v4,7KΩ

    iv

     1 2i =i

    i 0i v -v0-v =4,7 10

     1i 2i

     iv

    Fco. Javier Hernández Canals.

    Aplicaciones no lineales

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    24/35

    24

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    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    47

    > Circuitos comparadores.

    0 1 2v =Av·(v -v )

    El comparador es el circuito más simple, ya que sólo está formado por elpropio amplificador operacional. En condiciones ideales, cuando lastensiones en los terminales de entrada son iguales, de manera que latensión diferencial es nula, la tensión en el terminal de salida será nula.Ahora bien, si la tensión en la entrada inversora es más positiva que latensión en la entrada no inversora, entonces la tensión en la salida seránegativa; por el contrario, si la tensión en la entrada inversora es másnegativa que la tensión en la entrada no inversora, la tensión de salidaserá positiva.

    -+1

    v  0v2

    v0 + -

    v =Av·(v -v )

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    48

    0 iv =Av·(0-v )

    > Detector de paso por cero.

    0 + -v =Av·(v -v )

    -+

    0viv

    i=-Av·v

    -

    +0v

    iv0 iv =Av·(v -0) i=Av·v

    iv

    Ov

    Ov

    sat+v

    sat+vsat-v

    sat-v

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

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    25

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    49

    > Comparador con Zeners.

    -

    +

    0v

    R

    +

    -iv+

    -

    Z1D

    Z2D

    vi > 0 +vsat=+vccvi < 0

    0 + -v =Av·(v -v )

    -vsat=-vcc

    vz20,7vz1

    0,7

    vo=vz2+0,7

    vo=-(vz1+0,7)

    iv

    ovz2v +0,7

    z1-(v +0,7)

    -+

    0v

    R

    +

    -iv+

    -

    Z1D

    Z2D

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    50

    > Comparador con tensión de referencia.

    -+

    0v

    R

    +

    -

    iv

    +

    -

    Z1D

    Z2D

    CC-vCC+v

    refv

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

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    26

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    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    51

    -+

    0v

    R

    +

    -

    iv

    +

    -

    Z1D

    Z2D

    CC-vCC+v

    refv

    vi-vref > 0 +vsat=+vccvi-vref < 0

    0 i refv =Av·(v -v )

    -vsat=-vcc

    vz2

    0,7vz1

    0,7

    vo=vz2+0,7

    vo=-(vz1+0,7)

    iv

    ovz2v +0,7

    z1-(v +0,7)

    0 + -v =Av·(v -v )

    refv

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    52

    > Comparador con histéresis.

    iv

    Ov

    -+

    1R

    Oviv

    2R

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

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    27

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    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    53

    > Rectificador de media onda.

    -

    +

    2R

    0v

    1R

    +

    -

    iv+

    -

    1D

    2D

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    54

    > Rectificador de onda completa.

    -+

    0v

    1R

    +

    -

    iv+

    -

    1D

    2D

    1R

    2R /2

    -+

    2R

    2R

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

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    28

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    55

    > Amplificador logarítmico.

    La aplicación del amplificador logarítmico se ha reducido bastantedesde la aparición de la tecnología digital. A pesar de ello, la respuestaprácticamente instantánea de los circuitos analógicos los haceimprescindibles, en algunas aplicaciones concretas, cuando se necesitauna velocidad de cálculo mayor que la que se puede obtener utilizandocircuitos digitales.El circuito amplificador logarítmico se basa en el amplificador inversor:la entrada positiva va conectada a masa y la negativa presentaalimentación de tensión a través de una resistencia. La realimentaciónnegativa se consigue a través de un diodo polarizado en directa. La

    relación exponencial que hay entre la tensión en directa y la intensidadde corriente en un diodo es lo que garantiza que la tensión de salida delamplificador operacional sea proporcional al logaritmo de la tensión deentrada.

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    56

    Para las regiones de polarización directa e inversa el diodo tiene lasiguiente característica:

    KDk·V /T SDI =I ·(e -1) IS = corriente de saturación inversa.

    T K = T C + 273º

    K = 11600/η con η=1 para Ge y η=2 paraSi en niveles relativamente bajos decorriente del diodo y η=1 para Ge y Sien mayores niveles de corriente deldiodo.

    Característica del diodo.

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    29/35

    29

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    57

    -voi vt

    odiodo1

    v -0 =i =I ·eR

    i

    o 1 o

    v

    v =-vt·ln R ·I

    Datos conocidos del diodo.

    > Amplificador logarítmico.

    -

    +0v

    1R

    +

    -

    iv+

    -

    1D

    -+

    0v

    1R

    +

    -iv

    +

    -

    1D

    0V

     1 2i =i

     1i

     2i

     1i

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    58

    > Amplificador antilogarítmico.

    vivt

    o 1 ov =-R ·I ·e

    -+

    0v

    1R

    +

    -

    iv+

    -

    1D

    -

    +0v

    1R

    +

    -

    iv+

    -

    1D 0V

     2i

     1i

    viovt

    odiodo1

    0-vi =I ·e =R

     1 2i =i

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    30/35

    30

    Fco. Javier Hernández Canals.

    Ejercicios Oposición

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    60

    > Ejercicios de oposiciones: Murcia, 04- El amplificador inversor de la figura siguiente se ha diseñado para unaganancia de -4. Hallar:a) La tensión vi en función de vs.b) La tensión vo en función de vs.c) La intensidad IL en función de vs.

    -+

    0v1R =10K

    sv

    2R =40K

    iv

    sR =5K

    LR =5K

     LI

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    31/35

    31

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    61

    El amplificador inversor se ha diseñado para una ganancia de -4, aplicandola función de transferencia de un amplificador inversor se comprueba estedato.

    Vo R2 40K=- =- =-4Vi R1 10K

    a) La tensión Vi en función de Vs.

    SOLUCIÓN:

    -

    +VoVi

    R1

    R2

    i1

    i2 i1=i2

    Vi-0 0-Vo=R1 R2

    -+

    VoVi

    R1=10K

    R2=40K

    i1i2RL=5KILIL

    Rs=5K

    Vs

    OVVs-Vi Vi-0=Rs R1

    R1 10K 2Vi= Vs= Vs= VsR1+Rs 10K+5K 3

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    62

    -

    +Vo

    ViR1=10K

    R2=40K

    i1

    i2

    RL=5KILILRs=5K

    Vs

    b) La tensión Vo en función de Vs.

    c) La intensidad IL en función de Vs.

    2Vi= Vs3

    Vo R2 40K=- =- =-4Vi R1 10K 8Vo=- Vs

    3

    LL

    8- VsVo 83I = = =- Vs(mA)R 5K 15

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    32/35

    32

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    63

    - En el circuito de la figura nº 2:a) Dibujar la señal de salida Vs.b) Calcular el valor de R.

    > Ejercicios de oposiciones: Valladolid, 96

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    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    64

    Sumador inversor ponderado.

    -

    +Vs

    V1

    Vs=-2V1-4V2

    10K

    20K

    i1

    ii=i1+i2

    0-Vs V1-0 V2-0= +20K 10K 5K

    V25K

    i2

    SOLUCIÓN:

    b) El valor de laresistencia conectada ala entrada no inversorano afecta alfuncionamiento delcircuito por lo que puedetomar cualquier valor.

  • 8/16/2019 Amplificador Operacional Ejercicios Resu

    33/35

    33

    Fco. Javier Hernández Canals

    Amplificador Operacional Ejercicios Resueltos

    65

    - En el amplificador de Instrumentación de la figura, determinar el valorde la tensión de salida en función de las tensiones de entrada.Datos: AO Ideales, ±Vcc = ±12V, R1 = 20KΩ, R2 = R3 = 10KΩ

    > Ejercicios de oposiciones: MEC, 94

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    66

    -+

    3R

    v

    3R1'v

    3R

    3R

    2'v

    +

    -

    -

    +

    2R

    1R

    2R

    1v

    2v

    20 2 1

    1 0

    R 2·RV = ·(1+ )·(V -V )R R

    3 20 2 1

    3 1

    R 2·RV = ·(1+ )·(V -V )R R

    R1 = 20KΩ, R2 = R3 = 10KΩ

    0 2 1 2 110K 2·10KV = ·(1+ )·(V -V )=2·(V -V )10K 20K

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    67

    - En el amplificador de corriente de la figura, la corriente que pasa por lacarga es IL = 7mA, mientras que la corriente de entrada es I1 = 2mA.Calcular el valor de R2, considerando que el amplificador operacional esideal.

    > Ejercicios de oposiciones: Extremadura, 00

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    68

    -

    +Vo

    R1=2K

    R2

    I1=2mA

    RLIL=7mA

    R3=2K-3

    L LV =-7·10 ·R

    -3L-7·10 ·R -Vo2mA=

    R2

    -3L-7·10 ·R -Vo7mA=

    2K

    -3LVo=-(14+7·10 ·R )

    -3 -3L L-7·10 ·R +14+7·10 ·R2mA=

    R2

    3-3

    14R2= =7·10 =7K2·10

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