dispositivos electrónicos ii · abierto: comparador de tensiÓn. aplicación del ao en bucle...
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1 DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS II DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS II
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN
UNIVERSIDAD DE VIGO
Tema 10
EL AMPLIFICADOR
OPERACIONAL (I)
Tema 10Tema 10
EL AMPLIFICADOR EL AMPLIFICADOR
OPERACIONAL (I) OPERACIONAL (I)
CURSO 2010-11
Dispositivos Electrónicos II
Miguel Ángel Domínguez GómezMiguel Ángel Domínguez Gómez
Camilo Camilo QuintánsQuintáns GrañaGraña
2 DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS II DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS II
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL (I) EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL (I) Tem
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I
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IND
ICE
IND
ICE
1. Amplificador Operacional Ideal. Función de transferencia. Modelo equivalente y parámetros ideales.
2. Montaje en Bucle Abierto.
3. Concepto de realimentación. AO en Bucle Cerrado.
4. Pasos para analizar circuitos con AO Ideales.
5. Amplificador Inversor.
6. Amplificador No Inversor.
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AO
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LA
O I
DE
AL
• Circuito Integrado Analógico de uso universal (no de aplicación
específica). Se emplea como bloque funcional para facilitar el diseño
de circuitos electrónicos analógicos.
• Su nombre es debido a que se originó en los Circuitos de las Primeras
Calculadoras Analógicas y se utilizaba para realizar operaciones
con señales (suma, integración, etc...)
• Simplifican el diseño de los circuitos analógicos.
• Permiten diseñar bloques analógicos básicos cuyos parámetros
dependen fundamentalmente de los componentes pasivos empleados.
• Permiten realizar bloques complejos con pocos componentes.
• Circuito Integrado Analógico de uso universal (no de aplicación
específica). Se emplea como bloque funcional para facilitar el diseño
de circuitos electrónicos analógicos.
• Su nombre es debido a que se originó en los Circuitos de las Primeras
Calculadoras Analógicas y se utilizaba para realizar operaciones
con señales (suma, integración, etc...)
• Simplifican el diseño de los circuitos analógicos.
• Permiten diseñar bloques analógicos básicos cuyos parámetros
dependen fundamentalmente de los componentes pasivos empleados.
• Permiten realizar bloques complejos con pocos componentes.
Amplificador Operacional (AO):
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AO
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Símbolo del AO:
• Es un modelo matemático (abstracto).
• Amplificador diferencial de Acoplo Directo y Ganancia Infinita.
• Es un modelo matemático (abstracto).
• Amplificador diferencial de Acoplo Directo y Ganancia Infinita.
1. Amplificador Operacional Ideal1. Amplificador Operacional Ideal
Ad
Vcc se puede considerar infinita o limitada
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Modelo Equivalente del AO:
Parámetros ideales:
Función de Transferencia del AO:
Zi=∞ Corriente absorbida por el AO en los terminales de entrada nula. i+, i- =0
Zo=0
Ad=∞ v+=v- para cualquier valor de vo siempre que el AO esté en ZONA LINEAL.
i+=0
i-=0
APROXIMACION DE CORTOCIRCUITO VIRTUAL
APROXIMACION DE APROXIMACION DE CORTOCIRCUITO VIRTUALCORTOCIRCUITO VIRTUAL
BW=∞
CMRR=∞
Ad
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Función de Transferencia Ideal del AO:
Diferencias Básicas entre AO Ideal y AO Real (uA741):
Ad
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IER
TO
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IER
TO
2. Montaje en Bucle Abierto2. Montaje en Bucle Abierto
Aplicación del AO en bucle abierto: COMPARADOR
DE TENSIÓN.
Aplicación del AO en bucle abierto: COMPARADOR
DE TENSIÓN.
Una diferencia de tensión entre ambas entradas, por pequeña que sea (basta con unos 100uV), hace que se sature positiva o negativamente.
Ad muy grande
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COMPARADOR DE TENSIÓN.COMPARADOR DE TENSIÓN.
(1) Montaje NO INVERSOR(1) Montaje NO INVERSOR
2 MONTAJES:
(2) Montaje INVERSOR(2) Montaje INVERSOR
• Si Vi es mayor que la tensión de referencia (vref), la salida es positiva.
• En caso contrario, la salida es negativa.
• Si Vi es mayor que la tensión de referencia (vref), la salida es negativa.
• En caso contrario, la salida es positiva.
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3. Concepto de Realimentación.
AO en Bucle Cerrado.
3. Concepto de Realimentación.
AO en Bucle Cerrado.
Los AO son más útiles cuando parte de la señal de salida vuelve a la entrada
mediante una RED DE REALIMENTACIÓN.
En este tipo de configuración, la señal circula describiendo un BUCLE CERRADO,
desde la entrada del amplificador hasta la salida, para atravesar posteriormente la
RED DE REALIMENTACIÓN de vuelta hacia la entrada; por eso, decimos que el
circuito opera en condiciones de BUCLE CERRADO.
Cuando no existe realimentación, se dice que el AO opera en condiciones de
BUCLE ABIERTO.
β
Ad+ VoVi
Vd
Vr=β·Vo
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Los AO casi siempre se utilizan con REALIMENTACIÓN NEGATIVA: parte de la
señal de salida vuelve a la entrada, desfasada respecto a la misma 180º.
1. REALIMENTACIÓN
2. MULTIPLES APLICACIONES DE LOS AO
1. REALIMENTACIÓN
2. MULTIPLES APLICACIONES DE LOS AO
ELECTRONICA ELECTRONICA ANALÓGICA ANALÓGICA 33erer CURSOCURSO
En este curso:
• Amplificador Inversor y Amplificador No Inversor (Fin Tema 10)
• Descripción de la Estructura Interna del AO (Tema 11).
• Características Reales del AO. (Tema 12).
• Funcionamiento en DC: Error en continua en la tensión de salida debido
a IB, Vio e Iio. Compensación de dicho error (Tema 12).
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AO
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AO 4. Pasos para analizar circuitos con AO Ideales 4. Pasos para analizar circuitos con AO Ideales
Los circuitos de AO Ideales se analizan siguiendo los siguientes pasos:
1. Verificar la presencia de realimentación negativa, que
suele tomar la forma de una red de resistencias
conectada al terminal de salida y al terminal de
entrada inversor (-).
2. Considerar que se fuerzan a cero la tensión diferencial de
entrada (v+=v-) y la corriente de entrada (i+=0, i-=0) del
AO. (TRABAJO EN ZONA LINEAL DEL AO).
3. Aplicar los principios del Análisis de Circuitos (leyes de
Kirchhoff y ley de Ohm), para calcular los valores de
interés.
1. Verificar la presencia de realimentación negativarealimentación negativa, que
suele tomar la forma de una red de resistencias
conectada al terminal de salida y al terminal de
entrada inversor (-).
2. Considerar que se fuerzan a cero la tensión diferencial de
entrada (vv++=v=v--) y la corriente de entrada (ii++=0, i=0, i--=0=0) del
AO. (TRABAJO EN ZONA LINEAL DEL AO).(TRABAJO EN ZONA LINEAL DEL AO).
3. Aplicar los principios del Análisis de Circuitos (leyes de
Kirchhoff y ley de Ohm), para calcular los valores de
interés.
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R5. Amplificador Inversor.5. Amplificador Inversor.
AO realimentado para hacer
independiente la ganancia del
circuito de la ganancia en Bucle
Abierto.
i+, i- =0
En ZONA LINEAL: v+=v-
( )
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪
⎨
⎧
≤
≥
≤≤⋅
=
v
POSiPOS
v
NEGiNEG
v
NEGi
v
POSiv
o
AV
v siV
AV
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vA
V sivA
v
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+
-VPOS
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R2
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VoVi
+
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VNEG
R2
R1
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Vi
i-=0
i+=0v-=0V
i
( )
⎪⎩
⎪⎨
⎧
≥⋅≤⋅
≤≤⋅=
POSivPOS
NEGivNEG
POSoNEGiv
o
VvA siVVvA siV
VvV sivAv
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R6. Amplificador No Inversor.6. Amplificador No Inversor.
i+, i- =0
En ZONA LINEAL: v+=v-
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