amplificadores operacionales
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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..
7
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
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