Teoría de Circuitos: amplicadores operacionales
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- Felipe Figueroa Poblete
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1 Teoría de Circuitos: amplicadores operacionales Pablo Monzón Instituto de Ingeniería Eléctrica (IIE) Facultad de Ingeniería-Universidad de la República Uruguay Primer semestre
2 Contenido 1 El amplicador operacional
3 Contenido 1 El amplicador operacional 2 Amplicador ideal y modos de funcionamiento
4 Contenido 1 El amplicador operacional 2 Amplicador ideal y modos de funcionamiento 3 Conguraciones básicas lineales
5 Contenido 1 El amplicador operacional 2 Amplicador ideal y modos de funcionamiento 3 Conguraciones básicas lineales 4 Comparadores
6 Contenido 1 El amplicador operacional 2 Amplicador ideal y modos de funcionamiento 3 Conguraciones básicas lineales 4 Comparadores
7 El amplicador operacional
8 El amplicador operacional
9 El amplicador operacional Nueva componente electrónica.
10 El amplicador operacional Nueva componente electrónica. No nos meteremos dentro, sino que la deniremos por cómo funciona desde sus bornes
11 El amplicador operacional Nueva componente electrónica. No nos meteremos dentro, sino que la deniremos por cómo funciona desde sus bornes Tiene cinco terminales básicos, que deniremos a continuación.
12 El amplicador operacional Terminales
13 El amplicador operacional Terminales Dos patas de alimentación, que denotaremos ±V CC, ya que usualmente se conectan fuentes simétricas. Estas fuentes denen la tierra del circuito (nivel de tensión nula).
14 El amplicador operacional Terminales Dos patas de alimentación, que denotaremos ±V CC, ya que usualmente se conectan fuentes simétricas. Estas fuentes denen la tierra del circuito (nivel de tensión nula). Dos entradas, marcadas con (inversora) y + (no inversora). Las tensiones V + y V se miden respecto de tierra.
15 El amplicador operacional Terminales Dos patas de alimentación, que denotaremos ±V CC, ya que usualmente se conectan fuentes simétricas. Estas fuentes denen la tierra del circuito (nivel de tensión nula). Dos entradas, marcadas con (inversora) y + (no inversora). Las tensiones V + y V se miden respecto de tierra. Una salida, V o, medida respecto de tierra.
16 El amplicador operacional Modelo eléctrico
17 El amplicador operacional Modelo eléctrico Usaremos un modelo representativo del operacional que se basa e los tres parámetros A, R in y R o.
18 El amplicador operacional Modelo eléctrico Usaremos un modelo representativo del operacional que se basa e los tres parámetros A, R in y R o. Desde el punto de vista de la salida, usaremos un equivalente Thévenin, con tensión de vacío proporcional a la tensión diferencial de entrada A(V + V ), con ganancia A y resistencia vista R o (resistencia de salida).
19 El amplicador operacional Modelo eléctrico Usaremos un modelo representativo del operacional que se basa e los tres parámetros A, R in y R o. Desde el punto de vista de la salida, usaremos un equivalente Thévenin, con tensión de vacío proporcional a la tensión diferencial de entrada A(V + V ), con ganancia A y resistencia vista R o (resistencia de salida). Desde el punto de vista de la entrada, representamos al operacional por cómo carga una etapa anterior, es decir, por la resistencia vista entre las terminales de entrada.
20 El amplicador operacional Modelo eléctrico Usaremos un modelo representativo del operacional que se basa e los tres parámetros A, R in y R o. Desde el punto de vista de la salida, usaremos un equivalente Thévenin, con tensión de vacío proporcional a la tensión diferencial de entrada A(V + V ), con ganancia A y resistencia vista R o (resistencia de salida). Desde el punto de vista de la entrada, representamos al operacional por cómo carga una etapa anterior, es decir, por la resistencia vista entre las terminales de entrada. No entraremos en detalles prácticos, que son importantes, como las corrientes máximas que puede manejar un operacional (usalmente bajas) y los fenâ o 'omenos de OFFSET).
21 El amplicador operacional
22 Contenido 1 El amplicador operacional 2 Amplicador ideal y modos de funcionamiento 3 Conguraciones básicas lineales 4 Comparadores
23 Amplicador ideal y modos de funcionamiento La salida y sus limitaciones
24 Amplicador ideal y modos de funcionamiento La salida y sus limitaciones La salida es proporcional a la diferencia de tensión, con signo, entre las patas + y.
25 Amplicador ideal y modos de funcionamiento La salida y sus limitaciones La salida es proporcional a la diferencia de tensión, con signo, entre las patas + y. Esta es una conducta lineal, hasta que se presenta el fenómeno de saturación.
26 Amplicador ideal y modos de funcionamiento La salida y sus limitaciones La salida es proporcional a la diferencia de tensión, con signo, entre las patas + y. Esta es una conducta lineal, hasta que se presenta el fenómeno de saturación. Si la diferencia de tensión entre las entradas supera desterminados valores, la salida se vuelve constante.
27 Amplicador ideal y modos de funcionamiento La salida y sus limitaciones La salida es proporcional a la diferencia de tensión, con signo, entre las patas + y. Esta es una conducta lineal, hasta que se presenta el fenómeno de saturación. Si la diferencia de tensión entre las entradas supera desterminados valores, la salida se vuelve constante. Básicamente, la salida no puede superar el valor de la fuente ±V CC.
28 Amplicador ideal y modos de funcionamiento La salida y sus limitaciones La salida es proporcional a la diferencia de tensión, con signo, entre las patas + y. Esta es una conducta lineal, hasta que se presenta el fenómeno de saturación. Si la diferencia de tensión entre las entradas supera desterminados valores, la salida se vuelve constante. Básicamente, la salida no puede superar el valor de la fuente ±V CC. Esto vale para entradas menores a V CC A en valor absoluto.
29 Curva de respuesta del operacional
30 Características ideales del operacional Operacional real
31 Características ideales del operacional Operacional real Ganancia A muy grande.
32 Características ideales del operacional Operacional real Ganancia A muy grande. Las diferencias de tensión diferencial en la entrada deben ser muy pequeñas para evitar la saturación.
33 Características ideales del operacional Operacional real Ganancia A muy grande. Las diferencias de tensión diferencial en la entrada deben ser muy pequeñas para evitar la saturación. Resistencia de entrada R in muy grande.
34 Características ideales del operacional Operacional real Ganancia A muy grande. Las diferencias de tensión diferencial en la entrada deben ser muy pequeñas para evitar la saturación. Resistencia de entrada R in muy grande. Las corrientes que entran al operacional por las patas de entrada son muy pequeñas.
35 Características ideales del operacional Operacional real Ganancia A muy grande. Las diferencias de tensión diferencial en la entrada deben ser muy pequeñas para evitar la saturación. Resistencia de entrada R in muy grande. Las corrientes que entran al operacional por las patas de entrada son muy pequeñas. Resistencia de salida R o muy pequeña.
36 Características ideales del operacional Operacional real Ganancia A muy grande. Las diferencias de tensión diferencial en la entrada deben ser muy pequeñas para evitar la saturación. Resistencia de entrada R in muy grande. Las corrientes que entran al operacional por las patas de entrada son muy pequeñas. Resistencia de salida R o muy pequeña. La tensión de salida queda prácticamente denida por la tensión de entrada, sin importar la corriente que se le consuma al operacional.
37 Características ideales del operacional Operacional ideal
38 Características ideales del operacional Operacional ideal Ganancia A innita.
39 Características ideales del operacional Operacional ideal Ganancia A innita. La entrada dferencial es nula (cortocircuito virtual).
40 Características ideales del operacional Operacional ideal Ganancia A innita. La entrada dferencial es nula (cortocircuito virtual). Resistencia de entrada R in innita.
41 Características ideales del operacional Operacional ideal Ganancia A innita. La entrada dferencial es nula (cortocircuito virtual). Resistencia de entrada R in innita. No entra corriente al operacional.
42 Características ideales del operacional Operacional ideal Ganancia A innita. La entrada dferencial es nula (cortocircuito virtual). Resistencia de entrada R in innita. No entra corriente al operacional. Resistencia de salida R o nula.
43 Características ideales del operacional Operacional ideal Ganancia A innita. La entrada dferencial es nula (cortocircuito virtual). Resistencia de entrada R in innita. No entra corriente al operacional. Resistencia de salida R o nula. La tensión de salida no depende de la corriente que entrega el operacional.
44 Características ideales del operacional Cortocircuito virtual
45 Características ideales del operacional Cortocircuito virtual Al ser A =, para que la salida V o = A(V + V ) sea nita, se debe cumplir V + V = 0.
46 Características ideales del operacional Cortocircuito virtual Al ser A =, para que la salida V o = A(V + V ) sea nita, se debe cumplir V + V = 0. Esto se denomina cortocircuito virtual y no implica un cortocircuito eléctrico.
47 Características ideales del operacional Cortocircuito virtual Al ser A =, para que la salida V o = A(V + V ) sea nita, se debe cumplir V + V = 0. Esto se denomina cortocircuito virtual y no implica un cortocircuito eléctrico. Veremos esto mejor en algunos ejemplos.
48 Contenido 1 El amplicador operacional 2 Amplicador ideal y modos de funcionamiento 3 Conguraciones básicas lineales 4 Comparadores
49 Conguración inversora
50 Conguración inversora Relación entre V o y V i
51 Conguración inversora Relación entre V o y V i Consideremos el operacional con ganancia A nita (y R in =, R o = 0).
52 Conguración inversora Relación entre V o y V i Consideremos el operacional con ganancia A nita (y R in =, R o = 0). No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata.
53 Conguración inversora Relación entre V o y V i Consideremos el operacional con ganancia A nita (y R in =, R o = 0). No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata. La corriente por R 1 es la misma que por R 2.
54 Conguración inversora Relación entre V o y V i Consideremos el operacional con ganancia A nita (y R in =, R o = 0). No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata. La corriente por R 1 es la misma que por R 2. V i e R 1 = e Vo R 2
55 Conguración inversora Relación entre V o y V i Consideremos el operacional con ganancia A nita (y R in =, R o = 0). No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata. La corriente por R 1 es la misma que por R 2. ( ) = e Vo 1 R 2 e R R 2 = Vi R 1 + Vo R 2 V i e R 1
56 Conguración inversora Relación entre V o y V i Consideremos el operacional con ganancia A nita (y R in =, R o = 0). No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata. La corriente por R 1 es la misma que por R 2. ( ) = e Vo 1 R 2 e R R 2 = Vi R 1 + Vo R 2 V i e R 1 Por otro lado, V o = A(e + e ) = Ae
57 Conguración inversora Relación entre V o y V i
58 Conguración inversora Relación entre V o y V i Juntando las dos últimas ecuaciones, obtenemos AR 2 V o = V i (1 + A)R 1 + R 2
59 Conguración inversora Relación entre V o y V i Juntando las dos últimas ecuaciones, obtenemos AR 2 V o = V i R 2 cuando A (1 + A)R 1 + R 2 R 1
60 Conguración inversora Relación entre V o y V i Juntando las dos últimas ecuaciones, obtenemos AR 2 V o = V i R 2 cuando A (1 + A)R 1 + R 2 R 1 Cuando la ganancia es muy grande, la relación entrada salida del circuito no depende de A!!!
61 Conguración inversora V o V i = R2 R 1
62 Conguración inversora V o V i = R2 R 1 La salida tiene signo opuesto a la entrada (por eso lo de inversora).
63 Conguración inversora V o V i = R2 R 1 La salida tiene signo opuesto a la entrada (por eso lo de inversora). La relación R2 R 1 ja la ganancia.
64 Conguración inversora V o V i = R2 R 1 La salida tiene signo opuesto a la entrada (por eso lo de inversora). La relación R2 R ja la ganancia. 1 Para entradas de mv, y V CC = 15V, podemos tener ganancias muy grandes sin saturar!!!
65 Conguración inversora Tensión diferencial a la entrada
66 Conguración inversora Tensión diferencial a la entrada Veamos qué pasa con e + e.
67 Conguración inversora Tensión diferencial a la entrada Veamos qué pasa con e + e. e = V o A
68 Conguración inversora Tensión diferencial a la entrada Veamos qué pasa con e + e. e = V o A = R 2 (1 + A)R 1 + R 2 V i
69 Conguración inversora Tensión diferencial a la entrada Veamos qué pasa con e + e. e = V o A = R 2 (1 + A)R 1 + R 2 V i 0 cuando A
70 Conguración inversora Tensión diferencial a la entrada Veamos qué pasa con e + e. e = V o A = R 2 (1 + A)R 1 + R 2 V i 0 cuando A Cuando la ganancia es muy grande, tenemos un cortocircuito virtual entre las patas de entrada.
71 Conguración inversora Tensión diferencial a la entrada Veamos qué pasa con e + e. e = V o A = R 2 (1 + A)R 1 + R 2 V i 0 cuando A Cuando la ganancia es muy grande, tenemos un cortocircuito virtual entre las patas de entrada. En este caso particular, hablamos de tierra virtual.
72 Conguración inversora
73 Conguración inversora Realimentación negativa
74 Conguración inversora Realimentación negativa e crece
75 Conguración inversora Realimentación negativa e crece V o A(e + e ) decrece
76 Conguración inversora Realimentación negativa e crece V o A(e + e ) decrece e decrece
77 Conguración inversora Realimentación negativa e crece V o A(e + e ) decrece e decrece Realimentar por la pata menos estabiliza el sistema.
78 Observación Realimentación "positiva": intercambiamos las patas de entrada
79 Observación Realimentación "positiva": intercambiamos las patas de entrada e + crece
80 Observación Realimentación "positiva": intercambiamos las patas de entrada e + crece V o A(e + e ) crece
81 Observación Realimentación "positiva": intercambiamos las patas de entrada e + crece V o A(e + e ) crece e + crece
82 Observación Realimentación "positiva": intercambiamos las patas de entrada e + crece V o A(e + e ) crece e + crece saturación!!
83 Observación Realimentación "positiva": intercambiamos las patas de entrada e + crece V o A(e + e ) crece e + crece saturación!! Realimentar por la pata más vuelve inestable al sistema.
84 Conguración inversora con ganancia innita
85 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita
86 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita Para ganancia innita, imponemos el cortocircuito virtual.
87 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita Para ganancia innita, imponemos el cortocircuito virtual. Eso nos da la ecuación que nos falta para resolver el circuito.
88 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita Para ganancia innita, imponemos el cortocircuito virtual. Eso nos da la ecuación que nos falta para resolver el circuito. La ganancia queda denida siempre por lo que rodea al operacional.
89 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita
90 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata.
91 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata. La corriente por R 1 es la misma que por R 2.
92 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata. La corriente por R 1 es la misma que por R 2. V i e R 1 = e Vo R 2
93 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata. La corriente por R 1 es la misma que por R 2. ( ) = e Vo 1 R 2 e R R 2 = Vi R 1 + Vo R 2 V i e R 1
94 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata. La corriente por R 1 es la misma que por R 2. ( ) = e Vo 1 R 2 e R R 2 = Vi R 1 + Vo R 2 V i e R 1 Tierra virtual
95 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita No entra corriente por las entradas. Miremos el nudo en la pata. La corriente por R 1 es la misma que por R 2. ( ) = e Vo 1 R 2 e R R 2 = Vi R 1 + Vo R 2 V i e R 1 Tierra virtual e = 0.
96 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita
97 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita Entonces 0 = Vi R 1 + Vo R. 2
98 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita Entonces 0 = Vi R 1 + Vo R. 2 Despejando: V o V i = R 2 R 1
99 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita Entonces 0 = Vi R 1 + Vo R. 2 Despejando: V o V i = R 2 R 1 Recuperamos el resultado límite de antes.
100 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita
101 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita De ahora en más usaremos esta forma de análisis.
102 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita De ahora en más usaremos esta forma de análisis. Asumimos el cortocircuito virtual.
103 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita De ahora en más usaremos esta forma de análisis. Asumimos el cortocircuito virtual. Ojo: las patas + y quedan difusas.
104 Conguración inversora con ganancia innita Análisis con ganancia innita De ahora en más usaremos esta forma de análisis. Asumimos el cortocircuito virtual. Ojo: las patas + y quedan difusas. Repetir el análisis anterior invirtiendo las patas, para los casos de A nita e innita.
105 [ ] R Sumador: V o = R 1 V 1 + R R 2 V 2
106 [ ] R Sumador: V o = R 1 V 1 + R R 2 V 2 Planteando el nudo (otro camino: por superosición)
107 [ ] R Sumador: V o = R 1 V 1 + R R 2 V 2 Planteando el nudo (otro camino: por superosición) V 1 + V 2 = V o R 1 R 2 R
108 [ ] R Sumador: V o = R 1 V 1 + R R 2 V 2 Planteando el nudo (otro camino: por superosición) V 1 + V 2 = V [ o R R 1 R 2 R V o = V 1 + R ] V 2 R 1 R 2
109 Conguración no inversora con ganancia innita
110 Conguración no inversora con ganancia innita Por división de tensión (R 1 y R 2 tienen la misma corriente)
111 Conguración no inversora con ganancia innita Por división de tensión (R 1 y R 2 tienen la misma corriente) e = V o R 1 R 1 + R 2 = V i
112 Conguración no inversora con ganancia innita Por división de tensión (R 1 y R 2 tienen la misma corriente) e = V o R 1 R 1 + R 2 = V i V o V i = 1 + R 2 R 1
113 Conguración no inversora con ganancia innita Comentarios
114 Conguración no inversora con ganancia innita Comentarios La salida preserva el signo de la entrada (no inversora).
115 Conguración no inversora con ganancia innita Comentarios La salida preserva el signo de la entrada (no inversora). La ganancia es siempre mayor o igual que 1.
116 Seguidor Miremos esta conguración en casos límites
117 Seguidor Miremos esta conguración en casos límites Si R 2 es 0, entonces la ganancia es V o = V i, para todo R 1.
118 Seguidor Miremos esta conguración en casos límites Si R 2 es 0, entonces la ganancia es V o = V i, para todo R 1.
119 Seguidor Miremos esta conguración en casos límites
120 Seguidor Miremos esta conguración en casos límites Entonces R 1 también puede anularse.
121 Seguidor Miremos esta conguración en casos límites Entonces R 1 también puede anularse.
122 Seguidor Aplicaciones
123 Seguidor Aplicaciones Copiar una tensión, sin cargar a la etapa anterior.
124 Seguidor Aplicaciones Copiar una tensión, sin cargar a la etapa anterior. Aislar etapas.
125 Seguidor Aplicaciones Copiar una tensión, sin cargar a la etapa anterior. Aislar etapas.
126 Amplicador de diferencia o diferencial
127 Amplicador de diferencia o diferencial Resolvemos por superposición.
128 Amplicador de diferencia o diferencial Resolvemos por superposición. Primero anulamos V 2.
129 Amplicador de diferencia o diferencial
130 Amplicador de diferencia o diferencial Obtenemos una conguración inversora (e + = 0).
131 Amplicador de diferencia o diferencial Obtenemos una conguración inversora (e + = 0). V o1 = R 2 R 1
132 Amplicador de diferencia o diferencial Obtenemos una conguración inversora (e + = 0). V o1 = R 2 R 1 Ahora anulamos V 1.
133 Amplicador de diferencia o diferencial Queda una conguración no inversora.
134 Amplicador de diferencia o diferencial Queda una conguración no inversora. Para hallar e +, planteamos un divisor de tensión:
135 Amplicador de diferencia o diferencial Queda una conguración no inversora. Para hallar e +, planteamos un divisor de tensión: e + = R4 R 3+R 4 V 2
136 Amplicador de diferencia o diferencial Queda una conguración no inversora. Para hallar e +, planteamos un divisor de tensión: e + = V o2 = ( 1 + R ) 2 R 4 V 2 = R 4. R 1 + R 2 V 2 R 1 R 3 + R 4 R 1 R 3 + R 4 R4 R 3+R 4 V 2
137 Amplicador de diferencia o diferencial
138 Amplicador de diferencia o diferencial V o = V o1 + V o2 = R 4 R 1. R 1 + R 2 R 3 + R 4 V 2 R 2 R 1 V 1 = R 2 R 1 [( ) ] 1 + R 1 R 2 V 2 V R3 R 4
139 Amplicador de diferencia o diferencial V o = V o1 + V o2 = R 4 R 1. R 1 + R 2 R 3 + R 4 V 2 R 2 R 1 V 1 = R 2 R 1 [( ) ] 1 + R 1 R 2 V 2 V R3 R 4 Ajustando los valores de las resistencias, podemos obtener una salida proporcional a la diferencia entre las entradas.
140 Amplicador de diferencia o diferencial V o = V o1 + V o2 = R 4 R 1. R 1 + R 2 R 3 + R 4 V 2 R 2 R 1 V 1 = R 2 R 1 [( ) ] 1 + R 1 R 2 V 2 V R3 R 4 Ajustando los valores de las resistencias, podemos obtener una salida proporcional a la diferencia entre las entradas. Si R1 R 2 = R3 R 4, entonces V o = R 2 R 1 (V 2 V 1 ).
141 Amplicador de diferencia o diferencial V o = V o1 + V o2 = R 4 R 1. R 1 + R 2 R 3 + R 4 V 2 R 2 R 1 V 1 = R 2 R 1 [( ) ] 1 + R 1 R 2 V 2 V R3 R 4 Ajustando los valores de las resistencias, podemos obtener una salida proporcional a la diferencia entre las entradas. Si R1 R 2 = R3 R, entonces 4 V o = R 2 (V 2 V 1 ). R 1 Tendremos una salida proporcional a la diferencia, que podemos usar en etapas posteriores para tomar decisiones.
142 Amplicador de instrumentación
143 Amplicador de instrumentación
144 Amplicador de instrumentación Análisis del circuito
145 Amplicador de instrumentación Análisis del circuito Por el cortocircuito virtual, la diferencia de tensión en la resistencia R g vale V 1 V 2.
146 Amplicador de instrumentación Análisis del circuito Por el cortocircuito virtual, la diferencia de tensión en la resistencia R g vale V 1 V 2. Entonces, por las resistencias de valor R y R g circula la corriente I g = V1 V2 R, hacia abajo. g
147 Amplicador de instrumentación Análisis del circuito Por el cortocircuito virtual, la diferencia de tensión en la resistencia R g vale V 1 V 2. Entonces, por las resistencias de valor R y R g circula la corriente I g = V1 V2 R, hacia abajo. g La tensión que ve el amplicador diferencial es V dif = (2R + R g )(V 1 V 2 ).
148 Amplicador de instrumentación Análisis del circuito Por el cortocircuito virtual, la diferencia de tensión en la resistencia R g vale V 1 V 2. Entonces, por las resistencias de valor R y R g circula la corriente I g = V1 V2 R, hacia abajo. g La tensión que ve el amplicador diferencial es V dif = (2R + R g )(V 1 V 2 ). Luego aplicamos la expresión de la salida del amplicador diferencial.
149 Amplicador de instrumentación V o = R 2 R 1.(2R + R g ). (V 2 V 1 )
150 Reconociendo bloques
151 Reconociendo bloques Objetivo: hallar V o en función de V i.
152 Reconociendo bloques Objetivo: hallar V o en función de V i. Primero, identicamos bloques.
153 Reconociendo bloques
154 Reconociendo bloques V o = R 2 R 1 V i R 2 R 4 V o
155 Reconociendo bloques V o = R 2 V i R ( 2 V o V o 1 + R ) 2 = R 2 V i R 1 R 4 R 4 R 1
156 Reconociendo bloques V o = R 2 V i R ( 2 V o V o 1 + R ) 2 = R 2 V i R 1 R 4 R 4 R 1 R 2 R 4 V o = R 1 (R 2 + R 4 ) V i
157 Contenido 1 El amplicador operacional 2 Amplicador ideal y modos de funcionamiento 3 Conguraciones básicas lineales 4 Comparadores
158 Volvamos al esquema básico del amplicador operacional
159 El amplicador operacional Consideraciones
160 El amplicador operacional Consideraciones si A es muy grande, el rango de la entrada diferencial para no saturar es muy pequeño.
161 El amplicador operacional Consideraciones si A es muy grande, el rango de la entrada diferencial para no saturar es muy pequeño. La realimentación negativa ayuda a estabilizar.
162 El amplicador operacional Consideraciones si A es muy grande, el rango de la entrada diferencial para no saturar es muy pequeño. La realimentación negativa ayuda a estabilizar. Si el operacional se usa sin realimentar, o sin realimentación negativa, entonces trabaja saturado.
163 El amplicador operacional Consideraciones si A es muy grande, el rango de la entrada diferencial para no saturar es muy pequeño. La realimentación negativa ayuda a estabilizar. Si el operacional se usa sin realimentar, o sin realimentación negativa, entonces trabaja saturado. Algunos operacionales incluso se diseñan para trabajar así.
164 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas
165 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas La salida será ±V CC, según el signo de la entrada diferencial
166 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas La salida será ±V CC, según el signo de la entrada diferencial { +VCC, si e V o = + > e +V CC, si e + < e
167 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas La salida será ±V CC, según el signo de la entrada diferencial { +VCC, si e V o = + > e +V CC, si e + < e Podemos analizarlo imponiendo un valor de saturación y viendo qué condiciones impone esto a la entrada.
168 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas La salida será ±V CC, según el signo de la entrada diferencial { +VCC, si e V o = + > e +V CC, si e + < e Podemos analizarlo imponiendo un valor de saturación y viendo qué condiciones impone esto a la entrada. Otra alternativa es suponer un valor de saturación y ver que la conguración de tensiones es compatible con dicha suposición.
169 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas La salida será ±V CC, según el signo de la entrada diferencial { +VCC, si e V o = + > e +V CC, si e + < e Podemos analizarlo imponiendo un valor de saturación y viendo qué condiciones impone esto a la entrada. Otra alternativa es suponer un valor de saturación y ver que la conguración de tensiones es compatible con dicha suposición. Algunos operacionales incluso se diseñan para trabajar así.
170 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas
171 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas La salida será ±V CC, según el signo de la entrada diferencial
172 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas La salida será ±V CC, según el signo de la entrada diferencial { +VCC, si e V o = + > e +V CC, si e + < e
173 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas La salida será ±V CC, según el signo de la entrada diferencial { +VCC, si e V o = + > e +V CC, si e + < e Para que V o = V CC, debe ser V i > V ref.
174 Comparador Forzamos las entradas a ser distintas La salida será ±V CC, según el signo de la entrada diferencial { +VCC, si e V o = + > e +V CC, si e + < e Para que V o = V CC, debe ser V i > V ref. Para que V o = +V CC, debe ser V i < V ref.
175 Comparador Características de este circuito comparador
176 Comparador Características de este circuito comparador Detecta signo de la entrada diferencial.
177 Comparador Características de este circuito comparador Detecta signo de la entrada diferencial. Poniendo V ref = 0 es un detector de cruces por cero.
178 Comparador Características de este circuito comparador Detecta signo de la entrada diferencial. Poniendo V ref = 0 es un detector de cruces por cero. Es muy sensible a pequeñas uctuaciones de la entrada, que pueden provocar muchas conmutaciones de la salida.
179 Comparador
180 Comparador
181 Schmitt trigger
182 Schmitt trigger
183 Schmitt trigger La entrada va directo a la pata.
184 Schmitt trigger La entrada va directo a la pata. La salida se realimenta a través de la pata +
185 Schmitt trigger La entrada va directo a la pata. La salida se realimenta a través de la pata + e + = R 2 R 1 + R 2 V o (divisor de tensión!!!)
186 Schmitt trigger La entrada va directo a la pata. La salida se realimenta a través de la pata + e + = R 2 R 1 + R 2 V o (divisor de tensión!!!) Veremos cómo analizar el circuito.
187 Schmitt trigger Fijamos V o y vemos las condiciones en la entrada V i
188 Schmitt trigger Fijamos V o y vemos las condiciones en la entrada V i V o = +V CC
189 Schmitt trigger Fijamos V o y vemos las condiciones en la entrada V i V o = +V CC e + = R2 R 1+R 2 V CC.
190 Schmitt trigger Fijamos V o y vemos las condiciones en la entrada V i V o = +V CC e + = R2 R 1+R 2 V CC. Debe ser V i < R2 R 1+R 2 V CC.
191 Schmitt trigger Fijamos V o y vemos las condiciones en la entrada V i V o = +V CC e + = V o = V CC R2 R 1+R 2 V CC. Debe ser V i < R2 R 1+R 2 V CC.
192 Schmitt trigger Fijamos V o y vemos las condiciones en la entrada V i V o = +V CC e + = R2 R 1+R 2 V CC. Debe ser V i < R2 R 1+R 2 V CC. V o = V CC e + = R2 R 1+R 2 V CC.
193 Schmitt trigger Fijamos V o y vemos las condiciones en la entrada V i V o = +V CC e + = R2 R 1+R 2 V CC. Debe ser V i < R2 R 1+R 2 V CC. V o = V CC e + = R2 R 1+R 2 V CC. Debe ser V i > R2 R 1+R 2 V CC.
194 Schmitt trigger Fijamos V o y vemos las condiciones en la entrada V i V o = +V CC e + = R2 R 1+R 2 V CC. Debe ser V i < R2 R 1+R 2 V CC. V o = V CC e + = R2 R 1+R 2 V CC. Debe ser V i > R2 R 1+R 2 V CC. La siguiente gráca resume el análisis previo.
195 Schmitt trigger
196 Schmitt trigger Características de este circuito comparador
197 Schmitt trigger Características de este circuito comparador Presenta histéresis, por lo que conmuta considerando el sentido de los cruces, con memoria.
198 Schmitt trigger Características de este circuito comparador Presenta histéresis, por lo que conmuta considerando el sentido de los cruces, con memoria. Permite eliminar hasta cierto punto el efecto de ruido en la señal.
199 Schmitt trigger Características de este circuito comparador Presenta histéresis, por lo que conmuta considerando el sentido de los cruces, con memoria. Permite eliminar hasta cierto punto el efecto de ruido en la señal. La ventana de disparo se puede ajustar, tanto en su centro como en su ancho.
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