Lección 02.ppt

Amplificación

Lección 2

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Conceptos generales

AI

AV

Pi = 0

CARGAVoA

Po no limitada

CARGAA

(a) (b)

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El ruido y la amplificación

(a) (b)

Vs Zi

ZO

in

Vn

AMPLIFICADOR

is ZiZO

Vn

AMPLIFICADOR

in

)b3.2para(

iZv

iZS/N2.3a) para(

iZv

vS/N 2

non

2s

2o

2non

2s

A2A1A4A3

Pseñal

Pruido

S/N

x

x

x

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No idealidades de los amplificadores

Vi Vo

A

ruido

desviación

distorsión

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Amplificar y modificar los valores de una señal

Vi Vo

Vo

Vomín

Vomáx

VimáxVimín Vi

(S/N)o< (S/N)i

Vi Vo

A

Vn

(S/N)i(S/N)o

o

i

S/N

S/N10logNF

Señales nodeseadas

ruido

log f

Vi FILTROIDEAL

Señalesdeseadas

ruido

log f

Vo

Señaleseliminadas

(S/N)o> (S/N)i

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El amplificador operacional

Amplificador operacional ideal

+

-

+Vcc

VoVd

-Vee

ddo vAv

ccoee VvV

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Q1 Q2

Q3 Q4

Q7

Q5 Q6Q10

Q9Q8

Q11

Q13

Q12

Q15

Q14

Q16

Q17

Q18

Q19

Q

Q21

Q22

Q23

Q24R2 R3 R4

R5R6

R1

R7

R8R9

R10

R11

C1

I+

I-

+Vcc

Vo

-Vee

Terminales de ajuste de offset

Q1 Q2

Q3 Q4

Q7

Q5 Q6

Q9Q8 Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q20

Q

R2 R3 R4

R5R6

R1

R7

R8R9

R

R

C1

I+

I-

+Vcc

Vo

-Vee

Terminales de ajuste de offset

Etapa deentrada Etapa de salida

Etapaintermedia

(c)(b)

+

-INV.

Vo

+Vcc

-Vee

NOINV.

OFFSET

+-

(a)

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Corrientes de

polarización

Q3

Q10

R4

Q1 Q2

Q4

Q11

Q6Q5

R2R3

Q7Q7Q7

I+

I-

R1

IB1

I B2

Q9Q8

~ 2,6 mV

Ajuste de offset(potenciómetro externo)

Vo

Tensión dedesviaciónde entrada

Corrientesde entrada

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Imáxima = 20mA

+Vcc

-Vee

Vo

Q13

Q15

Q14

Q17

Q20

Q21

Q24

R6

R7

R8R9 R11

C1

Q18

Q19

Q16 Q22

Q23

Margen de Vo


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Características en continua del amplificador operacional

Vo

+

-R1

R2

Vi

Vd

i+

i-

i+= 0

i-= 0

i

21

1d

do v

RR

RA1

Av

VO

+

-

R2

Vi

R1

ii

+ AdVd

Vd rid

a

b

Vo

Ad(-Vb)

Vi

R1

Vb

Vo

R2

(a) (b) (c)

id

1d

2

1

dio

R

R1A1

R

RA

vv

+

-

(b)

AdVd

Vd Rid Vo

V1

V2

R2

R1

R2

2Ric

2Ric

R1 -

+

(a)© ITES-Paraninfo

(a)

ii

+AdVd

Vd

a

b

Vo

ro

(b)

Ad(-Vb)

ViR1

Vo

R2

RL

R0

(c)

VO

Vi

R1

RL

+

-

R2

Vd

i

L

o

21

o

21

1d

21

o

21

2d

o v

R

r

RR

r

RR

RA1

RR

r

RR

RA

v


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Vd

a

b

Vo

+

-VX

Vio

(a)

Vio

R1

+

-

R2

|Vod1|

(b)

1

21ioo R

RRvv

(b)

+

-Vo

+Vcc

-Vee

741

Offset nullpins

Afecta negativamente alancho de banda

(a)

+

-Vo

+Vcc

-Vee+Vcc -Vee


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VdVo

RTH+

RTH-

+

-

ib1

ib2

AMPLIFICADOR “REAL”

AMPLIFICADOR IDEAL

b2Thb1Thd iRiRv

2

iiI B2B1

B

B2B1io iiI

/2RRIRRIv ThThioThThBdB


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+

-R1

R2

Vo

Vi

R1//R2

+

-

R

Vo

R

i

+

-R

Vo

Vi

R

C

(d)

(c)(b)

+

-

R

Vo

Vi

R

C

(e)

+

-R1

R2

Vo

Vi

R1//R2

(a)


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Vo

+

-R1

R2

Vi

VdAdVd

Vi

R1

Vo

R2

Vi-Vd

Ac(Vi-Vd/2)

ccddo vAvAv

)dB(A

A20logCMRR

c

d

i

21

1cd

cdo v

RR

R

2

AA1

/2AAv


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Vo

+

-R1

R2

V1

R1

R2

V2

Vd

V+

V-

AdVd

AcVc

2

1

21cd

c

1

212

1

21cd

cd

1

2o v

R

RR

2

AA

A

R

Rvv

R

RR

2

AA

2

AA

R

Rv

CMRR

v

R

R)v(v

R

Rv 2

1

212

1

2o


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o

alim

Δv

ΔV20logPSRR

Vo

+

-R1

R2

V1

R1

R2

V2

Vd

Vo+

-R1

R2

V1

R1

R2

V2

Vd VBAT

DC/DCVcc

Vcc

Vcc

t(horas)

(a)

Vd

Vo

t

t

VBATVcc

t(horas)

(b)

Vd

Vo

t

t

Características en alterna del amplificador operacional

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Vo

+

-R1

R2

Vi

21

1RR

Rβ

Ad

106dB

log f

0dB

1/

B

B0dB

B

Ganancia delcircuito

Ad

A

βA1

AG

d

d

β)A1(BB do


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log f0dB

1/

A

0º

-90º

-180º

-20dB/dec

-40dB/dec

log f

log f0dB

Ad

log f

A

0º

-90º

-180º

-20dB/dec

-40dB/dec

MF

MG

log f0dB

A

log f0dB

A

1/

1/

-40dB/dec

-20dB/dec

(b)

(a)

(c)

1/


© IT

ES

-Par

anin

fo

0dB

A

-20dB/dec

-40dB/dec¡INESTABLE! 1/

(d)

Ad

log f0dB

A

-20dB/dec

-40dB/dec

0dB

A

-20dB/dec

-40dB/dec

B0dB

A

-20dB/dec

B

1/

(b)(a) (c)

1/

AdAd Ad

log f log f log f

log f0dB

A

-20dB/dec

-40dB/dec

1/

(a)

Ad

Compensación

log f0dB

A

-20dB/dec

-40dB/dec

1/

(b)

Ad

Compensación


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log f

CMRR¡Zona peligrosa!

No se “elimina” elruido de modo común

ADC12040

VA VD DRVD

0,1F

+5V

10F10F

0,1F

0,1F

(b)

60

50

40

30

20

100.1 0.3 1 3 10 30

PS

RR

(d

B)

FRECUENCIA DE RUIDO (MHz)

(a)


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Vo

ZONADE USO

ANCHO DE BANDA DEPEQUEÑA SEÑAL

SR MÁXIMO

MÁXIMA TENSIÓN DE SALIDA

f

Vfπ2dt

dvtfπ2Vcosf2π

dt

dv

máx

oo

Vπ2SR

fSRVfπ2 máx


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Vo

+

-Vi

Vo

Log f

Vo

t

t

Vo

Vo

t

t

SR

SR

dt

dVodt

dVo

SR

SR

Log ff

ArmónicosgeneradosPérdida de

señal

Real

Teórica

SRSR


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Ruido interno

s

i

f

f

2t df4kTRVRUIDO

rmsVALORMEDIO

FUNCIÓN DEDENSIDAD

GAUSSIANA

σ3

σ2

σ1

σ1

σ3

σ2

99,7% deprobabilidad deque la señal sea

menor que el valorrms

s

i

s

i

f

f

2i

f

f

2f

2e2

f dff

kidf

f

kV

s

i

f

f m2s df2qII

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Von

Vo

R1

R2

V1

R1

R2

V2 +

- R1

R2

R3

+

-

2nRV

1nRV

3nRV

nVin

in

(b)(a)

i

snci

2w

23ncv

2is

23

2w

21

1

21on f

flnfi4RfCffR4iC4kTR

R

RRV

100v

Vv

NTHDo

2on

1i

2ih

Ruido interno

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