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EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES

UNTELS


OBJETIVOS:-DAR A CONOCER LOS PARÁMETROS BÁSICOS DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL-ANALIZAR CIRCUITOS DE APLICACIÓN LÍNEAL CON OPAMPS.

ASIGNATURA: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II

DOCENTE:Mg. Ing Oscar Dall’Orto Gates

TEMA


AMPLIFICADOR OPERACIONAL

EL TÉRMINO AMPLIFICADOR OPERACIONAL (OPERATIONAL AMPLIFIER ó OA ó OP AMP)fue asignado alrededor de 1940, para designar una clase de amplificadores que permitenrealizar una serie de operaciones, tales como suma, resta , diferenciación, integración,importantes dentro de la computación analógica de esa época.

La aparición y desarrollo de los circuitos integrados que permitía fabricar sobre un único substrato monolítico de silicio gran cantidad de dispositivos dio lugar al surgimiento de amplificadores operacionales integrados.

El primer amplificador operacional data de los años 60, era el ua709, desarrollado en en Fairchild, Por R.J. Widlar que más tarde seria sustituido por el popular ua741 (1967),fabricado por numerosas empresas y basado en la tecnología bipolar.

BREVE HISTORIA

OPAMPsEl Dr. C. A. Lovell de los Bell Telephone laboratories introdujo el termino Amplificador Operacional.

IndependientementeGeorge A. PhilbrickIntrodujo un amplif.Operacional de un solo bulbo el K2-W. (1948)

El OPAMPs, monolítico741 fue diseñado porDave Fullagar y Julie Loebe,en 1967.

El ua741 fue el primerOperacional producidoEn masa


CONCEPTOSEL OPAMP es un circuito electrónico que se presenta en uncircuito integrado, que tiene una elevada ganancia y un granancho de banda.Los OPAMPS se caracterizan por tener una entrada diferencial.Tienen 2 entrada y una salida. La salida es la diferencia de las2 entradas multiplicadas por un valor Av (ganancia)

Vout = Av(V+ - V- )

Los terminales son:V+ : Entrada no inversoraV- : Entrada inversoraVcc : Alimentación positivaVee : Alimentación negativa


CARACTERISTICAS REALES VERSUS LAS CARACTERÍSTICAS IDEALES (Lazo abierto)

OPAMS IDEAL REALGANANCIA INFINITA MUY GRANDE

(ORDEN DE 200000)

IMPEDANCIA DE ENTRADA

INFINITA MUY GRANDE1-2 MOHMS

IMPEDANCIA DE SALIDA

CERO PEQUEÑA ( ENTRE 75 A 100 OHMS)

ANCHO DE BANDA INFINITA MUY GRANDE

LAZO ABIERTO: CUANDO LA SALIDA NO ESTA REALIMENTADA CON LA ENTRADA

LAZO CERRADO: EL OPAMS ESTA REALIMENTADO Y AQUÍ CONSIDERAREMOSLA REALIMENTACIÓN NEGATIVA.


EL AMPLIFICADOR IDEAL DE TENSIÓN

A

ii = 0

Vi

io

Vo

Vo = AVi

Impedancia de entrada:Infinita:Corriente de entrada: ii = 0 amp.

Ad

EL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL DE TENSIÓN

V1

V2

Vo+

-Vo = Ad( V1 – V2 )

CONCEPTOS

Impedancia de salida = 0 Ω


EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEAL

v1

v2

i1 = 0

I2 = 0

+

-vo

Zin muy alta ( Orden de Mohms)Zout muy baja ( menor que 100 ohmsAv infinita (200,000), en lazo abierto.

Vo = Av(v1 – v2)

NECESIDAD DE LA REALIMENTACIÓNSi V1 = 10 mv V2 = 0y Av = 200000 entonces Vo = 200000(10 – 0) = 2000000 mv ó 2000 v.

Debido a las limitaciones de no poder entregar más tensión de la que hay en la alimentación, el OPAMP estará saturado.Si la tensión más alta es aplicada a la patilla + la salida será la que correspondea la alimentación Vs+, mientras que si la tensión mas alta es aplicada a la patilla –,la salida será la alimentación Vs-

Vs+

Vs-


EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL CON REALIMENTACIÓN NEGATIVA

A

β

SISTEMA REALIMENTADO

+

-

Vin Vo

VoVin =

A

1 + Aβ= Af

Vin+

-

β

Vo

AMPLIFICADOR OPERACIONAL REALIMENTADO

VoVin = A

1 + Aβ= Af

A>> 1 → Aβ>>1 y

Af = 1/β = Vo/Vin → Vo = (Vin) 1β

CON ESTO SE HA LOGRADO QUE LA SALIDA YA NO ESTE RELACIONADA POR LA GANANCIA ASI NO QUE AHORA ES INDEPENDIENTE DEL BLOQUE A.


APLICACIONES LINEALES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES

Vi

Vo

R1

R2

1.-AMPLIFICADOR DE GANANCIA NEGATIVA (AMPLIFICADOR INVERSOR)

i = --------- →Vi -Vo

R1 + R2❶

V- = R2.i + Vo→❷

i→

i→

❶en❷

V- = R2.------------ + Vo ❸Vi - Vo

R1+R2

Como V+ = V- = 0 y resolviendo ❸se obtiene:

Vi---------- = -Vo ----------R2R1+R2

R1

R1+R2

= - VoVi

R2R1 →Vo = - ViR2

R1


+ Vcc

- Vcc

R1

R2

Ue

Us

ie

is

i = 0

i = 0

APLICACIONES LINEALES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES 2.-AMPLIFICADOR NO INVERSOR

V- = -------------*Us →①R1

R1 + R2

Pero V- = V+ y V+ = Ue →②

② en ①

Ue = -------------*Us R1

R1 + R2

Us = ( 1 + -------- ) *UeR2R1



3.-SEGUIDOR DE tensión

+ Vcc

- Vcc

Ue

Us

Us = Ue

+ Vcc

- Vcc

R1

R3

Ue2

Us

ie1

is

i = 0

i = 0

ie2R2

Ue1

4.- SUMADOR INVERSOR

2R3R2Ue

1R3R1UeUs

Ie2 + ie1 = is Us = -R3*is


+ Vcc

- Vcc

R1

R2

Ue2Us

ie1

is

i = 0

i = 0

ie2

R2Ue1

R1

APLICACIONES LINEALES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES 5.- Amplificadores Diferenciales (restador)

Is=---------------Ue2 - Us

R1 + R2

V- = Ue2 – R1*ie2

V+ =--------------Ue1R2

R1 +R2

1R2R1U2UUs



6.- INTEGRADOR

Vi Vo

R1

Zi

Zf

(Analizando mediante Laplace)

Af = - ― ZfZi

Para que sea integrador:

Af(s) = - k ―1s S = jω

Entonces:Si Zf = 1/sC y Zi= Ri

→ Af(s) = - ----- ( 1/s)1Ri.C

En función del tiempo:

Vo = - -----ʃ Vidt1

Ri.C t1

t2

C

RiVi Vo

R1



7.- DERIVADOR

Vi Vo

R1

Zi

Zf

Zi = Capacitor

Zf = Resistor

Para que sea derivador

Af(s) = -Ks

Af(s) = -R/(1/sc) → Af(s) = -RCs.


GRACIAS

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