Amplificadores operacionales con funciones de transferencia
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Amplificadores Operacionales El Término Amplificador Operacional (OpAmp) se refiere a un amplificador que realiza operaciones matemáticas. Históricamente, los primeros amplificadores operacionales se utilizaron en computadoras analógicas, en las que realizaban sumas, restas, multiplicaciones, etc. • Los primeros OpAmps se inventaron durante la 2a Guerra Mundial..El Dr. C. A. Lovell de los Bell Telephone Laboratories introdujo el OpAmp... • Independientemente, George A. Philbrick introdujo un amplificador operacional de un solo bulbo en 1948, el K2-W. Su costo aproximado (en los 50’s) era $22.00 USD • ¡entonces los OpAmps no son algo nuevo! Martín _E
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AO con sus respectivas funciones de transferencia.
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Amplificadores Operacionales
El Término Amplificador Operacional (OpAmp) se refiere a un amplificador que realiza operaciones matemáticas. Históricamente, los primeros amplificadores operacionales se utilizaron en computadoras analógicas, en las que realizaban sumas, restas, multiplicaciones, etc.
• Los primeros OpAmps se inventaron durante la 2a Guerra Mundial..El Dr. C. A. Lovell de los Bell Telephone Laboratories introdujo el OpAmp...
• Independientemente, George A. Philbrick introdujo un amplificador operacional de un solo bulbo en 1948, el K2-W.
Su costo aproximado (en los 50’s) era $22.00 USD
• ¡entonces los OpAmps no son algo nuevo!
Martín_E
• ii(-)(-), i, i(+)(+) : Corrientes hacia el amplificador en las terminales inversora y no : Corrientes hacia el amplificador en las terminales inversora y no
inversora, respectivamenteinversora, respectivamente• vvidid : Voltaje de entrada en las terminales inversora y no inversora : Voltaje de entrada en las terminales inversora y no inversora
• +V+VCCCC , -V , -VEEEE : Voltajes de alimentación de DC, comúnmente +15V y –15V : Voltajes de alimentación de DC, comúnmente +15V y –15V
• RRii : Resistencia de entrada, idealmente infinita : Resistencia de entrada, idealmente infinita
• A : Ganancia del amplificador. Idealmente muy alta, del orden de 1x10A : Ganancia del amplificador. Idealmente muy alta, del orden de 1x101010• RROO: Resistencia de salida, idealmente cero: Resistencia de salida, idealmente cero
• vvOO: Voltaje de salida; v: Voltaje de salida; vOO = A = AOLOLvvidid donde A donde AOLOL es la ganancia de voltaje en lazo es la ganancia de voltaje en lazo
abiertoabierto
ESTRUCTURA ESTRUCTURA interna interna
+V+VCCCC
-V-VEEEE
vvidid
InversoraInversora
No inversoraNo inversora
SalidaSalida
++
__ii(-)(-)
ii(+)(+)
vvOO = A = AOLOLvvidid
RROO
AARRii
Martín_E
-
++
+
+
-- -
¿Por qué es tan importante?
e oe
El AMP OP ofrece una forma conveniente de construir, implantar o realizar funciones de transferencia en el dominio de s o en el dominio del tiempo.
En sistemas de control se emplean a menudo para implantar controladores obtenidos del proceso de diseño del sistema de control.
Con el AMP OP es posible obtener funciones de transferencia de primer orden o de orden superior.
e
K
Martín_E
-
++
+
+
-- -
CARACTERISTICAS IDEALES DEL AMP OP
e
ee
eK o
e oe
El voltaje entre las terminales + y – vale cero (tierra virtual o corto virtual
La corriente entre + y – vale cero = Impedancia de entrada infinita.
La impedancia de salida vale cero.
Tiene una ganancia K que tiende a infinito.
e
El voltaje entre las terminales + y – vale cero (tierra virtual o corto virtual)
La corriente entre + y – vale cero = Impedancia de entrada infinita.
La impedancia de salida vale cero.
Tiene una ganancia K que tiende a infinito.
K
Martín_E
Martín_E
FUNCION DE TRANSFERENCIA
Martín_E
FUNCION DE TRANSFERENCIA
Martín_E
FUNCION DE TRANSFERENCIA
Martín_E
FUNCION DE TRANSFERENCIA
Martín_E
FUNCION DE TRANSFERENCIA
Martín_E
Martín_E
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
COMPARADOR
0inV refVinV
VoutV entonces , inV Si 100
VoutV entonces , inV Si 100
VoutV entonces ,refV inV Si 10
V outV entonces ,refV inV Si 0
Parámetros de frecuencia: Los AMP OP tienen alta ganancia y un gran ancho de banda; pero tienen tendencia a inestabilidad (polos en el lado derecho del plano complejo).
Cómo se corrige la inestabilidad: se utilizan técnicas de compensación internas y/o externas que limitan su operación: Un capacitor para compensación, por ejemplo, puede provocar una drástica reducción de la frecuencia de corte..
Relación en el AMP OP: La ganancia multiplicada por la frecuencia de corte es igual a la frecuencia f1, siendo ésta el ancho de banda de ganancia unidad
1fCfpK
Características del AMP OP
Otros parámetros del AMP OP
Rango de tensión de entra:. Máx tensión de entrada. Ej: 13 V.
Máxima variación de rango de tensión de salida: Máxima tensión esperada a la salida de el AMP, si su alimentación es de 15 V, su máxima tensión de salida es aproximadamente ± 14 V.
Resistencia y capacitancia de entrada: Resistencia y capacitancia equivalente de lazo abierto vista a través de los terminales de entrada del AMP. Ej 2M y 1.4 F.
Resistencia de salida: resistencia de salida del AMP que puede ser de unos 75 )
Otros parámetros del AMP OP
Consumo de potencia: Potencia DC, para una alimentación de unos ±15 V, su valor es de 50 mW.
Corriente de cortocircuito de salida: Corriente máxima de salida limitada por el dispositivo de protección; ej: 25 mA.
Variación máxima de la tensión de salida: (output voltage swing). Es la amplitud pico-pico máxima que se puede conseguir sin que se produzca corte, para VCC = ±15 V, ésta es de ±13 V a ± 14 V.
