• UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

• INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Amplificadores Operacionales y Realimentación Negativa

• INTEGRANTES:

• ARROYO PIERINA• PUCHA DANNY• ROJAS SEBASTIAN• ULLOA DIEGO• VILLACRES SANTIAGO

Amplificador de voltajeVoltage Controlled Voltage Source (VCVS)

• Características:• Impedancia de entrada muy alta• Impedancia de salida muy baja

Amplificador de transresistenciaCurrent Controlled Voltage Source (ICVS)

• Características:• Impedancia de entrada muy baja• Impedancia de salida muy baja• Convierte una corriente en una tensión• rm es la transresistencia

•

• Ai=io/iin

ICVS circuito equivalente

• Amplificador inversor

•b=-1/Rf

•Af ~ 1/b = Rf

•Red de realimentación Cuadripolo parámetros Y

y11= 1/Rf

y22= 1/Rf

Vin vout y12 = -1/Rf

VOUT+

-

U1

3

26

74

18

I2

0A Rf

Rf

y11y12VOUT

y22

ICIS CIRCUITO EQUIVALENTE

LA IMPEDANCIA DE ENTRADA ES MUY BAJALA IMPEDANCIA DE SALIDA ES MUY ALTA

AMPLIFICADOR DE CORRIENTE IDEAL

VCVS NO INVERSOR

• Impedancia de entrada• La impedancia de entrada del amplificador no inversor es mucho mayor que la

del amplificador inversor. Se puede obtener este valor experimentalmente colocando en la entrada no inversora una resistencia R de valor conocido. Ver el siguiente gráfico

• En los terminales de la resistencia R habrá una caída de tensión debido al flujo de una corriente por ella que sale de la fuente de señal y entra en el amplificador operacional. Esta corriente se puede obtener con la ayuda de la ley de Ohm: I = VR / R, donde VR = Ven - V(+)

• Para obtener la impedancia de entrada se utiliza la siguiente fórmula (ley de Ohm):• Zin = V+ / I• Donde:• - V(+): es la tensión en el terminal de entrada no inversor del amplificador operacional

- I : es la corriente anteriormente obtenida

• Impedancia de salida• La impedancia de salida se puede obtener, como la impedancia de entrada,

experimentalmente.• 1 - Se mide la tensión en la salida del amplificador operacional sin carga Vca. (Al no haber

carga, no hay corriente y por lo tanto, no hay caída de tensión en Zo.)2 - Se coloca después en la salida un resistor de valor conocido RL.

• 3 - Se mide la tensión en la carga (tensión nominal) = VRL• 4 - Se obtiene la corriente por la carga con al ayuda de la ley de ohm: I = VRL / RL• 5 - Para obtener la impedancia de salida Zo se utiliza la siguiente formula:

• Zo = [VCA - VRL] / I

• Donde:• - Zo = impedancia de salida• - VCA = tensión de salida del operacional sin carga• - RL = resistencia de carga• - VRL = tensión de salida del amplificador operacional con carga• - I = corriente en la carga

Distorsión no lineal

La señal de salida ya no es idéntica a la de entrada, lo que origina armónicos.  

Es a este tipo de distorsión de la que se habla normalmente) debida a la no linealidad de la respuesta de los componentes del sistema. Este tipo de distorsión produce que si la entrada es senoidal, a la salida aparezcan armónicos, o que si la entrada está compuesta por varias frecuencias, aparecen subarmónicos.

TRANSCONDUCTANCIA AMPLIFICADOR

• Se utiliza cuando la señal de entrada es una tensión cuyo valor varia con el tiempo y se desea proporcionar la salida en forma de corriente

AMPLIFICADOR DE CORRIENTECurrent Controlled Current Source (ICIS)

Para no perder ganancia de corriente en el acoplamiento de la salida del amplificador a la carga, y no perder una parte significativa de la señal de entrada en el acoplamiento de la fuenteEl amplificador debe tener:

Ri<<Rs y Ro>>RL

Ancho de banda del amplificador de voltaje

• La realimentación en amplificadores se emplea para modificar sus características de funcionamiento, la realimentación negativa estabiliza la ganancia del amplificador, aumenta el ancho de banda y reduce el ruido de distorsión.

• El ancho de banda en lazo cerrado puede considerarse como la frecuencia en lazo cerrado, a partir de la siguiente fórmula:

• La frecuencia unitaria de un amplificador operacional es la frecuencia a la que existe un ancho de banda de ganancia unitaria, también se la puede denominar producto ganancia-ancho de banda la cual viene dada por la siguiente fórmula:

COLCL fAf 1

CVD fAf 1

Distorsión por Slew-Rate• La razón máxima a la que puede cambiar el voltaje de salida de un

amplificador se conoce como slew-rate (SR). Si la señal requiere un cambio más rápido, la señal se distorsiona y la razón de cambio se limita al slew-rate.

• Las amplitudes máximas de la tensión de salida en función de la frecuencia están limitadas por la máxima excursión posible del amplificador para una dada tensión de alimentación y por la máxima velocidad de subida o SR

• La máxima frecuencia a la que puede operar un amplificador operacional depende tanto de los parámetros de ancho de banda como del slew rate.

(max)2 Vp

SRf

CONCLUSIONES

-Realimentación Negativa• Filtro de Sallen-Key o célula de Sallen Key es un tipo de filtro electrónico activo.

Para obtener un filtro de orden mayor se pueden poner en cascada varias etapas.

• Para frecuencias muy altas los condensadores funcionarán como cortocircuitos, por lo tanto el terminal positivo del amplificador operacional estará a tierra, al tener realimentación negativa, el terminal negativo y por tanto la salida también tendrán la misma tensión. Por el contrario, a bajas frecuencias o tensión continua, los condensadores serán como un circuito abierto, por tanto las dos resistencias estarán en serie y, al no circular corriente por ellas, la tensión de entrada también estará presente en el terminal positivo del operacional y a su salida.

El amplificador no inversor

Ejemplo de tension/corriente

Rf

b = Rf

Af ~ A/(1+A )b =gm/(1+gmRf)

Red de realimentación Cuadripolo parámetros z

z11= Rf

z22= Rf

vin vout z12 = Rf

Vss

21

3

Rf

Rs

Vin

I2

z12iOUT

z11

z22

Tensión-Corriente Transconductancia (MOSFET con Rs)

El no - inversor es un amplificador VCVS • El amplificador no inversor con realimentación negativa tiene aplicación

en el amplificador diferencial ya q este resulta de la combinación de las dos configuraciones de amplificador inversor y no inversor.

• El AO con realimentación negativa y circuito equivalente tiene su aplicación en la instrumentación y acondicionamiento de señales que cumplan con algunas condiciones importantes q son que rin sea bastante baja rout sea bastante alta y tienen una corriente ideal.

Impedancia de entrada - Impedancia de salida

• La impedancia de entrada del amplificador realimentado es Zif=vi/isi y Zsf=Rs||Zif. Y tiene su aplicación en un circuito realimentado con V en paralelo ya que reduce la impedancia de entrada del amplificador básico en (1+ßRM).

Bibliografía• “Limitaciones de Amplificadores Operacionales” Manuel Toledo • http://www.ece.uprm.edu/~mtoledo/5205/Docs/oa_reales.pdf • http://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/realimentacion.htm • Boylestad Robert L, “ELECTRÓNICA: TEORÍA DE CIRCUITOS”, sexta edición, Pearson

Educación,1997, págs. 648-650• http://webs.uvigo.es/mdgomez/DEII/Tema3.pdf• http://www.unicrom.com/Tut_OpAmpNoInversor.asp• http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/villafane_a_vh/capitulo5.pdf• http://es.wikipedia.org/wiki/Distorsi%C3%B3n_arm%C3%B3nica• http://es.wikipedia.org/wiki/Distorsi%C3%B3n• http://www.monografias.com/trabajos45/amplificadores-operacionales/amplificadores-oper

acionales2.shtmlMiguel Angel Pita Fernandez 9-dic-2010

• http://www.mitecnologico.com/Main/CircuitosBasicosAmplificadoresOperacionales 9-dic-2010