amp_operacionales

LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales

Electrónica General

DIEUPM

LECCIÓN 6AMPLIFICADORESOPERACIONALES

LECCIÓN LECCIÓN 66AMPLIFICADORESAMPLIFICADORESOPERACIONALESOPERACIONALES

Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales

Amplificadores operacionales. El AO idealAmplificadores operacionales. El AO ideal

Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs

Aplicaciones no lineales de los AOsAplicaciones no lineales de los AOs

Características reales de los AOsCaracterísticas reales de los AOs



DIEUPM

Los amplificadores, analizados en la lección anterior,tienen como entrada una sola tensión medida respetoa una tensión de referencia (masa)

Los amplificadores, analizados en la lección anterior,tienen como entrada una sola tensión medida respetoa una tensión de referencia (masa)


Au1 u2

Los AMPLIFICADORES DIFERENCIALES tienen dos entradasy dan una salida proporcional a la diferencia de las tensionesaplicadas a la entrada

Los AMPLIFICADORES DIFERENCIALES tienen dos entradasy dan una salida proporcional a la diferencia de las tensionesaplicadas a la entrada

u1

us

u2Ad



DIEUPM


Rechazo en modo comúnRechazo en modo común

GananciasGanancias

mcmcdds u·Au·Au +=

dds u·Au =

RealReal

IdealIdeal

Tensión en modo comúnTensión común a ambas entradas

2uu

u 21mc

+=

Tensión en modo diferencial

21d uuu −=

u1

us

u2Ad



DIEUPM


ud Ad

Ruido

RL

Sensor

Au1

u2SensorRLRuido

Son más inmunes al ruido y no tenemosque referir las señales a masa

Son más inmunes al ruido y no tenemosque referir las señales a masa

/

/



DIEUPM


udusAd

u1

u2

ud usAd·udRe

Rs

SÍMBOLOSÍMBOLO CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTE

Razón de rechazo en modo comúnRazón de rechazo en modo común

mc

d

A

ARRMC =



DIEUPM

Amplificador OperacionalAmplificador Operacional

Ganancia de tensión muy alta Alta impedancia de entrada Baja impedancia de salida Amplifica tensión y potencia

Ganancia de tensión muy alta Alta impedancia de entrada Baja impedancia de salida Amplifica tensión y potencia

usAd

u-

u+ue us

Ad·ue

SÍMBOLOSÍMBOLO Amplificador Operacional IDEALAmplificador Operacional IDEAL

+Ucc

-Ucc

u+

u-

Re ∞Rs 0Ad ∞+

_



DIEUPM


! "

! "

En bucle abiertoEn bucle abierto us

u-

u+

+Ucc

-Ucc

V

&&

V

&&

V

V

G

V

H

us

u-

u+ +

_

+

_

us

ueCon realimentaciónpositivaCon realimentaciónpositiva

us

ue+

_

V

G

V

H

G∞

H

V

V

Con realimentaciónnegativaCon realimentaciónnegativa

+

_



DIEUPM


# $ Re = ∞. . . la corriente de entrada al AO es cero Rs = 0 . . . se comporta como una fuente ideal de tensión Con realimentación negativa u+ = u- para que la salida sea distinta de ±Ucc

Amplificador inversorAmplificador inversor

IntegradorIntegrador

DerivadorDerivador

SumadorSumador

Amplificador de ganancia positivaAmplificador de ganancia positiva

Amplificador diferencialAmplificador diferencial



DIEUPM


usue

+

_i

R1i R2

e1

2s

2

s

1

e

u·RR

u

Ru0

R0u

V0uu

−=

−=−=+=−

Amplificador inversorAmplificador inversor

dtdu

CRu

Ru

dtdu

Ci

V0uu

es

se

−=

−==

=+=−

DerivadorDerivador

usue

+

_

uc

CR

i

i



DIEUPM


∫−=−

−=

−==−=

=+=−

t

0 esS

es

sce

dtuRC

1)0(u)t(u

uRC

1dt

dudt

duC

dtdu

CR

0ui

V0uu

IntegradorIntegrador

iusue

+

_uc

C

R usu3

+

_i3R3

i RR2

R1

u2

u1

i2

i1

++−=

++=−

++==+=−

3

3

2

2

1

1s

3

3

2

2

1

1s

321

Ru

Ru

Ru

Ru

Ru

Ru

Ru

Ru

iiii

V0uu

SumadorSumador

i



DIEUPM


+=

−=−=+=−

1

2es

2

se

1

e

e

RR

1uu

Ruu

Ru0

uuu

Amplificador deAmplificador deganancia positivaganancia positiva

)uu(RR

u

Ruu

Ruu

RRR

uuuu

121

2s

2

sA

1

A1

21

22A

−=

−=−+

==+=−

AmplificadorAmplificadordiferencialdiferencial

usue

+

_i

R1i R2

ue

usA

+

_R1

R2

R1 A

R2

u2

u1



DIEUPM


us

u-

u+

+Ucc

-Ucc

Realimentación positiva o bucle abiertoRealimentación positiva o bucle abierto us

+Ucc

ud

-Ucc

ComparadorComparador

t

uA

V

&&

V

&&

us

ue +Ucc

-Ucc

A

R2

R1

UREF

us

u1

u2

+Ucc

-Ucc

V

V

&&

V

&&

H

$

V

&&

H

$

V

&&

21

2REFA RR

RUu

+=

+

_ud

+

_

+

_

+Ucc

-Ucc

us

ue



DIEUPM


Comparador con histéresisComparador con histéresis

us

ue +Ucc

-Ucc

A

R2

R121

2CC

21

2sA RR

RU

RRR

uu+

±=+

=

21

2CCAcompCCS RR

RUuu Uu Si

++==+=

21

2CCAcompCCS RR

RUuu Uu Si

+−==−=

+uA

Ucc

-uA

-Ucc

us

uAuA

ue

us

ue

+

_



DIEUPM

ProblemaProblema

R(T)=Ro(1+αT)Ro=100Ωα=4·10-3(ºC)-1

T en ºC

TREF=25ºCUBAT=5VR=200ΩR1=200ΩR2=2000ΩUcc=±15V

R3=1k:R4=500:

Figura 1Figura 2

Se quiere medir la temperatura en un proceso industrial utilizando una PRT. Esta se sitúaen el interior del horno y se coloca otra a una temperatura constante TREF de 25ºC.Se propone el circuito de la figura 1 para realizar la medida:

a) Calcule la relación entre u1 y T (temperatura a medir).

b) Calcule el margen de temperaturas a las que la medida es fiable (margen de medida).

c) Calcule la sensibilidad del proceso de medida e indique cómo podría mejorarse.

Si a la salida u1 se conecta un circuito (como el mostrado en la figura 2) para encender unarefrigeración cuando se supere una temperatura dada, dibuje la curva que relaciona u2 con latemperatura y comente el funcionamiento del sistema suponiendo que la refrigeración se conectacuando u2 = -15V.

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