Tema 2. Amplificadores Operacionales

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Antonia Villanueva Hidalgo
hace 8 años
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1 Tma. mplificador Opracional Joaquín aquro Lópz Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz

2 mplificador Opracional (O): Índic.) Introducción a lo O.) Modlo implificado. Modlo Idal.3) Circuito Linal con O.4.) mplificador No Inror.4.) mplificador Inror.4.3) Sguidor d tnión.4.4) mplificador difrncial.4.5) Intgrador.4.6) Difrnciador.5) Circuito No Linal: Comparador y Diparador Schimtt.6) O No Idal. péndic. alimntación Ngatia. Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz

4.4) mplificador difrncial.4.5) Intgrador.4.6) Difrnciador.

3 Introducción a lo mplificador Opracional E un Circuito Elctrónico Intgrado (CI) E un componnt no linal, aunqu pud utilizar n aplicacion linal. E un componnt d ganancia muy alta. Numroa aplicacion n lctrónica analógica (amplificación, filtrado analógico, acoplaminto, rctificación, dtcción d umbral y conmutación digital. +cc o ( ) -cc Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 3

Numroa aplicacion n lctrónica analógica (amplificación, filtrado analógico, acoplaminto,

4 Modlo Simplificado dl mplificador Opracional Símbolo dl O: + + cc Toda la tnion rfrida a una tirra común!! - - cc Modlo implificado: Ganancia intrna dl O + (no inrora) - (inrora) Entrada r r po ng Salida 0( alor típico: r 0 6 r S 00 ) Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 4

! - - cc Modlo implificado: Ganancia intrna dl O + (no inrora) -

5 Modlo Simplificado dl mplificador Opracional El O un dipoitio lctrónico con do ntrada a la cual conctan una ñal llamada funt (ourc) y produc una ñal d alida proporcional, ganancia (gain), a la ñal d ntrada. Eta ñal d alida concta normalmnt a otro circuito o lmnto, llamado carga (load). r g + r g r 0 = 0 ( ) C - g Gnrador mplificador Carga r C 0 idalmnt 0 r rg r C g Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 5

ntrada. Eta ñal d alida concta normalmnt a otro circuito o lmnto, llamado carga (load).

6 Modlo Idal dl mplificador Opracional Lo límit para la aturación d la alida on la tnion d alimntación ( po y ng ) o ng 0( ) i 0( ) po o po i 0( ) po Ganancia muy alta ( 0 ) 0 ; o ng i ( 0 ) ng r muy alta r muy baja i i po Saturación poitia + i + =0 Zona Linal (pndint 0 ) I - =0 - = o ( ) Saturación ngatia ng Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 6

ng i ( 0 ) ng r muy alta r muy baja i i 0 0 0 po Saturación poitia + i + =0 Zona Linal

7 Circuito Linal con mplificador Opracional Conidracion d partida: ) El mplificador Opracional (O) idal ( ; i i 0; 0) ) El O trabaja n lazo crrado (ralimntaión ngatia) 3) S rá qu la caráctrítica n lazo crrado dpndn d lo componnt xtrno dl circuito n l qu ncuntra l O. 4) La prciión dl circuito no dpnd tanto d la calidad d lo componnt ino d u rlación ntr llo (p.. la dria d tmpratura) Lo circuito linal con O on indpndint d la ganancia intrna dl O ( 0 ), d r y d r Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 7

l qu ncuntra l O. 4) La prciión dl circuito no dpnd tanto d la calidad d lo componnt ino d u rlación ntr llo (p.

8 Circuito Linal con mplificador Opracional mplificador no inror i + =0 + i - =0 - Función d tranfrncia (modlo implificado) 0 ( ) 0 ( ); 0 Función d tranfrncia (modlo idal) 0 ; Impdancia d ntrada i Corrint d ntrada 0!!, la alida no carga la ntrada Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 8

Función d tranfrncia (modlo idal) 0 ; Impdancia d ntrada i Corrint d

9 Circuito Linal con mplificador Opracional Sguidor d tnión (o d mior) Función d tranfrncia: i + =0 i - =0 + - No inroracon 0 y No un amplificador, un dacoplador d impdancia. Impdancia d ntrada: i Corrint d ntrada 0!!, la alida no carga la ntrada Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 9

amplificador, un dacoplador d impdancia.

10 Circuito Linal con mplificador Opracional mplificador Inror in i i - + out Función d tranfrncia (modlo idal) (Para forma d onda noidal, produc una inrión d fa o un dfa d 80º) El concpto d Cortocircuito irtual implifica l análii Impdancia d ntrada: i La corrint d ntrada dpnd d, La alida pud cargar la ntrada. Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 0

80º) El concpto d Cortocircuito irtual implifica l análii Impdancia d ntrada: i La

11 Circuito Linal con mplificador Opracional mplificador umador i r r i mplificador rtador n n... i n i - + Función d tranfrncia r... n n Función d tranfrncia Si ; 3 Utilizado n mzcla d audio Punt quilbrado mplificador d intrumntación Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz

.. n n Función d tranfrncia Si 4 3 4 4 ; 3 Utilizado n mzcla d audio

12 Circuito Linal con mplificador Opracional Intgrador C Difrnciador - + C - + Función d tranfrncia dt C jc 0 Uado n gnrador d funcion, filtro actio, CD y control analógico Función d tranfrncia d C dt jc Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz

n gnrador d funcion, filtro actio, CD y control analógico

13 Circuito No Linal con O Un O in ralimntación atura circuito no linal El O trabaja n la zona no linal xcpto n la tranicion d po a ng Lo circuito no linal tinn mucha aplicacion n procaminto d ñal. + po 0 po - out 0 ng ng Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 3

a ng Lo circuito no linal tinn mucha aplicacion n procaminto d

14 Circuito No Linal con O Comparador n Lazo birto y Dtctor d Polaridad r + _ Tnión a la ntrada r t Tnión a la alida po ng t Si > r ( - r ) > 0 = po Si < r ( - r ) < 0 = ng Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 4

15 Diparador Schmitt (Schmitt Triggr). alimntación poitia Tnión a la ntrada r t Tnión a la alida po ng t Fluctuacion d la alida (in hitéri) Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 5

16 Circuito No Linal con O Diparador Schmitt (Schmitt Triggr). alimntación poitia - + Función d tranfrncia con hitéri po ng po po ng Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 6

17 Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 7 0 ) ( Si 0 ) ( Si ng ng po po po conmuta a po i hac má ngatia qu +, por tanto i Diparador Schmitt (alimntación poitia) Para = 0 pud r po o ng: Circuito No Linal con O ng

18 Diparador Schmitt (Schmitt Triggr). alimntación poitia po ng po ng Sin fluctuacion d la alida (con hitéri) Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 8

19 mplificador Opracional No Idal El O ral tin no idlidad 0 finita r finita r no nula ) Saturación d la tnión d alida ) Diación (Offt) d la tnión d ntrada Tnion d Offt 3) Diación (Offt) d la tnión d alida 4) Corrint d polarización d ntrada (Bia Currnt) 5) Corrint d alida limitada = 0 ( - 0 ) at po < po at ng > ng po 0 actual ( ) (0) = I pol = (I + + I - )/ ng Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 9

4) Corrint d polarización d ntrada (Bia Currnt) 5) Corrint d alida limitada = 0 ( - 0 ) at po < po at

20 mplificador Opracional No Idal 6) puta n frcuncia dl O: ncho d banda (Bandwith) finito ( j) 0 0 j 0 0 la frcuncia d cort, qu la frcuncia a la cual l módulo d 0 ha caído hata un70% log ( 0 ) 0 log Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 0

d cort, qu la frcuncia a la cual l módulo d 0 ha caído

21 péndic. alimntación Ngatia Sitma n Lazo birto (in ralimntación): Ganancia n Lazo birto () Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz

22 péndic. alimntación Ngatia Sitma n Lazo Crrado (con ralimntación): f = Ganancia n Lazo Crrado = alimntación (>0, ralimntación ngatia, <0 ralimntación poitia) r = Sñal d rror r = - Σ + - o f f Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz

23 péndic. alimntación Ngatia Sitma n Lazo Crrado (con ralimntación): β = Ganancia d Lazo /β = Ganancia Idal n Lazo Crrado (rror d ganancia) +/( β) = Término d rror Poibl cnario: Dpndn d la ralimntación: - > 0 alimntación ngatia, f <, itma má tabl. Cao má intant: rtado d. - < 0 alimntación poitia, f >, pro itma intabl. 3- = - f, máxima intabilidad Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 3

24 Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 4 Jutificación d la rlimntación ngatia (Innibilidad a la Ganancia) Una prturbación qu cau un cambio n () n l itma n Lazo birto Qué cambio produc n f ( f ) n l itma n Lazo Crrado?: f f f f f ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( Por tanto: f f ) ( Si < 0, f > Sitma má intabl Si > 0, f < Sitma má tabl péndic. alimntación Ngatia

25 péndic. alimntación Ngatia Jutificación d la rlimntación ngatia Uando un O idal: >> : f ( ) f f La amplificación n Lazo Crrado f ólo dpnd dl circuito xtrno () y indpndint d la propidad intrna dl O ( 0, r, r...), como ya abíamo. Elctrónica, 007 Joaquín aquro Lópz 5

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