1 introducciÓn a los amplificadores operacionales caracterÍsticas y aplicaciones
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INTRODUCCIÓN A LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES
CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES.
2
George A. Philbrick Researches 1952A tubos, fuentes 300 Volt
http://www.philbrickarchive.org/
3
7 cm
Philbrick 45. 1963A transistores fuentes 15 Volt:Componentes discretos sobre un circuito impreso.
4
2.5 cm
1.5 cm
Philbrick PP65 1962Transistores y resistencias discretosencapsulados. Primer amplificador “componente”
Analog Devices HOS-50Híbrido 1977.
Amplificadores Operacionales Monolíticos. Paquete DIP
0.8 cm
0.1 inch
6
Amplificadores operacionales surface mounted devices
http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/39-05/op_amp_applications_handbook.html
7
-
+Entrada no inversora
Entrada inversoraSalida
Fuente positiva
Fuente negativa
Símbolo del amplificador operacional
8
9
Vista desde arriba
10
Vista desde arriba
11
Ganancia = 200
Resistencia salida = 0.35
Corriente de entrada = 9 nA
Error voltaje de salida = 28mV
0
0
0
Nuestro amplificador Amplificador ideal
Características importantes del amplificador
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VVAV0
VV0
00 VVAV
AVAV 10
Para A >>1
VV0 El circuito tiene ganancia 1
VV Se cumple para circuitos con realimentación negativa
Construcción de un vóltmetro
13Ganancia del amplificador = 1V/1V = 106
VV0El circuito tiene ganancia 1
VV Se cumple para circuitos con realimentación negativa
¿Cuánta es la ganancia de este amplificador?
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Electrodo
Sólo se mide el 50% del voltaje del electrodo porque i es muy grande.
V(voltmetro) = V1 – iR1
i
Medida sin usar amplificador
15
Electrodo
V(voltmetro) = V1 – iR1
Se mide el 100% del voltaje del electrodo porque i es muy chica.La corriente es cero para cualquier voltaje, la resistencia es infinita.Este circuito constituye un vóltmetro ideal.
i = 0
Medida usando amplificador
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Construcción de un ampérmetro
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V- = V+ = 0
La diferencia de potencial entre el nodo 2 y tierra es cero para cualquier corriente. La resistencia interna es cero.Este circuito constituye un ampérmetro ideal.
i = (0-Vo) /R1 Vo=-iR1
Vo = -10-9 A 109 Ohms = -1 Volt
Conversor de corriente a voltaje.
i
i
+
18
0 VV
1
0
2
1 00
R
V
R
Vi
2
110 R
RVV
Amplificador inversor de signo.i
i
19
Sumador.
R1
R2
R3
V1
V2
i1
i2
i3
Para R1 = R2 = R3
210 VVV
321 iii
3
0
2
2
1
1
R
V
R
V
R
V
2
2
1
130 R
V
R
VRV
20
Integrador.
ii
0 VVdt
dVC
RV
i 01
1
1 00
ttdVCdtV
R 0 010 11
1
t
t dtVCR
V0 1
11)(0
1
21
22
Diferenciador.
0 VV
i
i
1
011
0R
Vdt
dVCi
dtdV
CRV 1110
23
24
Amplificador logarítmico.
25
E de los electrones
E de los huecos
0
kVgei /
26
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Voltaje, volt
Lo
g(c
orr
ien
te)
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Voltaje, volt
corr
ien
te
27
Amplificador logarítmico.
0 VV kVgeRV
i /
1
1 0
CteR
VkV
1
10 ln
28
29
Log(V1)
V0
Amplificador logarítmico.
30
¿Qué pasará si pongo un condensador entre R2 y tierra? ZC=-j/C
¿Qué pasará si pongo un inductor entre R2 y tierra? ZL=jL
1VVV i
2
1
R
Vi
i
21
0
2
1
RR
V
R
Vi
2
2110 R
RRVV
31
tM cos :alterno Voltaje
tBsentAtM coscos
?22 BA ?A
B
Representación en números complejos: a + jb a, la parte real, representa el coeficiente de la onda coseno.
b, la parte imaginaria, representa a menos el coeficiente de la onda seno
1j
)()()cos()cos(cos sensen
MBA 22
?A ?B cos MA MsenB
)tan(A
B
32
Combinación RC en serie:R1 C1
titi cos)( 0 )01(0 ji I CR ZZIV
Cj
Ri0V
jC
iRi
0
0 V
tC
itRitV
sincos 0
0
RCtXRitV C
1arctancos22
0
22Crmsrms XRiV
Combinación RL en serie: 22Lrmsrms XRiV
22C
rmsrms
XR
Vi
33
R1= 9 kohmR2 = 1 kohmC1 = 1 F
222
2221
,,
C
Cinrmsoutrms
XR
XRRVV
222
,
2221
,
C
inrms
C
outrms
XR
V
XRR
V
34
R1= 9 kohmR2 = 1 kohmL1 = 1 H
222
2221
,,
L
Linrmsoutrms
XR
XRRVV
222
,
2221
,
L
inrms
L
outrms
XR
V
XRR
V
35
43
31 RR
RVVV
43
134 RR
Vii RR
33RiV R
43
31
RR
RVV
36
43
31 RR
RVVV
2
43
312
2 R
RRR
VV
iR
1
043
31
1 R
VRR
RV
iR
37
1
043
31
2
43
312
R
VRR
RV
R
RRR
VV
Para R1 = R2 = R3 = R4 0112 5.05.0 VVVV
210 VVV
38
Amplificador de instrumentación
39
Amplificador de instrumentación
i
i
i
233 VVV UU
144 VVV UU
6
12
R
VVi
765 RRR
VVi ba
6
76512 R
RRRVVVV ba
Para R5 = R7
6
6512
2R
RRVVVV ba
Para R6 = R5 = R7
123 VVVV ba
40
Amplificador de instrumentación
Amplificadores reales ¿Cuánto es el factor de amplificación del amplificador operacional 741?
31068.010
A
14706A
Amplificadores reales ¿Cuánta corriente toman las entradas del amplificador operacional 741?
Input bias current 54 nA
Amplificadores reales. ¿Ancho de banda del amplificador operacional 741?
AC analysis. Input: Barrido de frecuencia del voltaje alterno Vin, Output: Amplitud y fase de la salida del amplificador
¿Respuesta de frecuencia del amplificador operacional 741?
Funciona como un filtro RC con ganancia -3dB a 1MHz.
GBWP = 1106 = 106
45
Amplificadores reales. ¿Ancho de banda del amplificador operacional 741?
46
Amplificador es reales. ¿Ancho de banda del amplificador operacional 741?
GBWP = 10105 = 106
47
Amplificadores reales. ¿Ancho de banda del amplificador operacional 741?
48
Amplificadores reales. ¿Ancho de banda del amplificador operacional 741?
GBWP = 100104 = 106