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AmplificadoresAmplificadores

OperacionalesOperacionales

OPOP--AMPAMP

Prof. Caroline Prof. Caroline GonzGonzáálezlez

ELEN 3311ELEN 3311

OP AMPOP AMP

Un Un amplificadoramplificador operacionaloperacional eses un un amplificadoramplificador de de altaalta gananciaganancia y un y un circuitocircuito integradointegrado capazcapaz de de realizarrealizar un un grangran nnúúmeromero de de amplificacionesamplificacioneslinealeslineales y no y no linealeslineales y y funcionesfunciones de de procesamientoprocesamiento de de seseññalal..

Es un Es un amplificadoramplificador de de acopleacople directodirecto (direct(direct--coupled)coupled)

FueFue desarrolladodesarrollado en en loslos 19501950’’s s parapara usarseusarse en en computadorascomputadoras parapara realizarrealizar operacionesoperacionesmatemmatemááticasticas..

ContieneContiene transistorestransistores, , capacitorescapacitores, , resistoresresistores. .

2

EsquemEsquemááticotico de un OPde un OP--AMPAMP

SSíímbolombolo de un OPde un OP--AMPAMP

• v+ = entrada no-invertidora• v- = entrada invertidora• vd = voltaje diferencial = v+ - v-

• vout = salida• ±V = ±Vcc = suplidores de

potencia (“bias”)

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CaracterCaracteríísticastica de de entradaentrada y y salidasalida

±± VVcccc estableceestablece loslos voltajesvoltajes mmááximoximo y y mmíínimonimo en la en la salidasalida((±±VVsatsat).).

Vd

Región de Saturación

Vout

Vcc

-Vcc

Región Lineal

Región de Saturación

AplicacionesAplicaciones

AmplificadorAmplificador SumadorSumador AmplificadorAmplificador RestadorRestador AmplificadorAmplificador MultiplicadorMultiplicador DivisorDivisor IntegradorIntegrador DiferenciadorDiferenciador ((DerivadorDerivador)) BuscarBuscar PromedioPromedio ComparadoresComparadores ConvertidorConvertidor de de VoltajeVoltaje a a

CorrienteCorriente y de y de CorrienteCorriente a a VoltajeVoltaje

OsciladorOscilador GeneradoresGeneradores de de SeSeññalesales FiltrosFiltros ActivosActivos RectificadorRectificador AmplificadorAmplificador de de

InstrumentaciInstrumentacióónn ConvertidoresConvertidores A/D y D/AA/D y D/A PhasePhase--locked looplocked loop ControladoresControladores ConvertidoresConvertidores de AC a DCde AC a DC

OtrosOtros: La : La limitacilimitacióónn de un opde un op--amp amp eses nuestranuestraimaginaciimaginacióónn……

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DiseDiseññoo de un de un circuitocircuito

acondicionadoracondicionador de de seseññalesales

LM335(sensor)

CASMicro-

controlador

0°C

50°C

Vo

0 V

5 V

2.73 V

VT

3.23 V

LM 335

10kohm

10kohm

15 V

VT1

2

3741

+

-

10kohm

VT

-

+

10kohm

54.9kohm

15 V

1

2

3741

100kohm

10kohm Vo

+

-

DiseDiseññoo de un detector de de un detector de humohumo

5

DiseDiseñño de un convertidor de o de un convertidor de

ananáálogo a digital (A/D)logo a digital (A/D)

ModeloModelo Ideal vs. Ideal vs. PrPráácticoctico

ValoresValores ttíípicospicos parapara dos OPdos OP--AMPsAMPs

2 x 102 x 10552 x 102 x 1055AAvv

50 50 ΩΩ50 50 ΩΩRRoo

1 T1 TΩΩ2 M2 MΩΩRRinin

411411741741ParParáámetrometro

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ModeloModelo IdealIdeal

vvdd = 0 (v= 0 (v++ = v= v--))3) A3) AOLOL = = ∞∞

VoltajeVoltaje de de salidasalida esesindependienteindependiente de la de la

cargacarga RRLL

2) R2) Routout = 0= 0

ii+ + = i= i-- =0=01) 1) RRinin = = ∞∞

ImplicaciImplicacióónnAsunciAsuncióónn

RetroalimentaciRetroalimentacióónn (Feedback) (Feedback)

NegativaNegativa RetroalimentaciRetroalimentacióónn negativanegativa eses el el procesoproceso

dondedonde unauna porciporcióónn del del voltajevoltaje de de salidasalida de de un un amplificadoramplificador eses regresadoregresado a la a la entradaentradacon un con un áángulongulo de de fasefase queque se se oponeopone (o (o quequese se restaresta) a la ) a la seseññalal de de entradaentrada. La . La gananciaganancia (A(ACLCL) se reduce.) se reduce.

Sin Sin retroalimentaciretroalimentacióónn negativanegativa la la salidasalidaestarestaráá en la en la regiregióónn de de saturacisaturacióónn..

ejemploejemplo: : sisi vvinin = 1 mV= 1 mVvvoutout = (1 mV)(2 x 10= (1 mV)(2 x 1055) = 200 V) = 200 V

La La salidasalida siempresiempre serseráá ±±VVcccc..

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WebWeb--SitesSites de Interde Interééss

http://http://ing.bc.inter.eduing.bc.inter.edu//cgonzalezrcgonzalezr//index.htmlindex.html (clase ELEC (clase ELEC 4080, OP4080, OP--AMP, notas de la clase) AMP, notas de la clase) –– incluye informaciincluye informacióón de n de las configuraciones blas configuraciones báásicas, filtros, osciladores, sicas, filtros, osciladores, comparadores, limitaciones de un opcomparadores, limitaciones de un op--amp en dc y ac, etc.amp en dc y ac, etc.

httphttp://://ing.bc.inter.eduing.bc.inter.edu//cgonzalezrcgonzalezr//index.htmlindex.html (clase ELEN (clase ELEN 3311, Electr3311, Electróónica I) nica I) –– hoja de data del ophoja de data del op--amp LM741.amp LM741.

http://www.bcae1.com/http://www.bcae1.com/ -- incluye informaciincluye informacióón de n de aplicaciones de un opaplicaciones de un op--amp, ecuaciones y una forma amp, ecuaciones y una forma interactiva de analizar circuitos que contienen interactiva de analizar circuitos que contienen opop--ampamp..

http://users.pandora.be/educypedia/electronics/analogopahttp://users.pandora.be/educypedia/electronics/analogopamp.htmmp.htm -- enciclopedia de los amplificadores operacionales.enciclopedia de los amplificadores operacionales.

http://webpages.ursinus.edu/lriley/ref/circuits/node5.htmlhttp://webpages.ursinus.edu/lriley/ref/circuits/node5.html–– incluye configuraciones bincluye configuraciones báásicas, ejemplos y sicas, ejemplos y demostraciones. demostraciones.

http://www.national.comhttp://www.national.com –– contiene hojas de data de contiene hojas de data de amplificadores operacionales.amplificadores operacionales.

ConfiguracionesConfiguraciones BBáásicassicas

AmplificadorAmplificador InvertidorInvertidor

AmplificadorAmplificador NoNo--InvertidorInvertidor

SeguidorSeguidor de de VoltajeVoltaje (Buffer)(Buffer)

SumadorSumador

RestadorRestador

DerivadorDerivador

IntegradorIntegrador

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Amplificador Amplificador InvertidorInvertidor AmplificadorAmplificador NoNo--InvertidorInvertidor

• Ejemplo de Multisim

Seguidor de Voltaje (Buffer)Seguidor de Voltaje (Buffer)

Caso especial del Caso especial del amplificador no amplificador no invertidorinvertidor..

Los voltajes de entrada Los voltajes de entrada y salida son iguales.y salida son iguales.

Convierte una fuente de Convierte una fuente de voltaje prvoltaje prááctica a una ctica a una fuente ideal.fuente ideal.

No extrae corriente de No extrae corriente de un circuito (Run circuito (Rin in = = ∞∞), ), porporlo lo tantotanto eses ideal ideal paraparamonitorearmonitorear circuitoscircuitos((““clandestine bugclandestine bug””).).

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SumadorSumador RestadorRestador

Balanceado:R1=R3, R2=R4

DerivadorDerivador IntegradorIntegrador

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ComparadoresComparadores

OperanOperan en la en la regiregióónn nono--lineal.lineal.

ProducenProducen salidassalidas discretasdiscretas..

AplicacionesAplicaciones::

•• CompararComparar dos dos nivelesniveles de de voltajevoltaje

•• ConvertirConvertir de de ananáálogologo a digitala digital

PuedenPueden o no o no usarusar retroalimentaciretroalimentacióónn..

Su Su salidasalida eses ±± VVcccc..

PasosPasos parapara analizaranalizar loslos

comparadorescomparadores

1.1. DeterminarDeterminar vv++..

2.2. DeterminarDeterminar vv--..

3.3. DeterminarDeterminar vvdd ((vvdd = v= v++ -- vv--).).

4.4. SiSi vvdd eses +, +, vvoutout = += +VVsatsat

SiSi vvdd eses --, , vvoutout = = --VVsatsat

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TiposTipos de de comparadorescomparadores

ComparadorComparador nono--invertidorinvertidor

ComparadorComparador invertidorinvertidor

ComparadorComparador nono--invertidorinvertidor con bias con bias positivopositivo

ComparadorComparador invertidorinvertidor con bias con bias positivopositivo

ComparadorComparador nono--invertidorinvertidor con bias con bias negativonegativo

ComparadorComparador invertidorinvertidor con bias con bias negativonegativo

HW

ConvertidoresConvertidores

Voltaje a CorrienteVoltaje a Corriente

((HowlandHowland))

Corriente a VoltajeCorriente a Voltaje