Amplificadores Operacionales

Transcripción

1 Amplfcadres Operacnales Intrduccón a ls amplfcadres peracnales: Indce Intrduccón Aplcacnes lneales báscas Adaptadr de nveles Amplfcadres de nstrumentacón Cnversón I y I Dervadr e ntegradr esumen

2 Intrduccón Crcut ntegrad de baj cste Multtud de aplcacnes Mínm númer de cmpnentes dscrets necesars:» esstencas» cndensadres. Aplcacnes: Cálcul analógc Cnvertdres I e I Amplfcadres Instrumentacón Fltrs Actvs Amplfcadr Operacnal AO

3 Cncepts báscs de AO Amplfcadr de cntnua Amplfcadr dferencal Tensón de salda 0 actada d cc cc cc cc cc cc

4 Cncepts báscs de AO (I) Encapsulad: Insercón SMD

5 d 0,5 d Cncepts báscs de AO (II) 0,5 d cx Crcut equvalente real A c c A d d d cx de A d Impedanca de entrada dferencal Impedanca de entrada md cmún Impedanca de salda Gananca dferencal A c Gananca de md cmún A d d A c c d y c ( )/

6 d Cncepts báscs de AO (III) cc Crcut equvalente deal d Infnta cx Infnta Nula A d Infnta A c nula A d d A d d ; d cc Tensón de salda 0 actada cc cc

7 Cncepts báscs de AO (I) ealmentacón negatva Cn A d fnta d ( ) A d d d A d

8 Cncepts báscs del AO () Cn A d fnta d Cn A d nfnta A d Amplfcadr de gananca negatva

9 Cncepts báscs de AO (I) ealmentacón negatva d d 0 Cn A d fnta Cn A d nfnta d d A Tensón dferencal nula d 0;

10 Cncepts báscs de AO (II) La tensón dferencal nula d 0 ( ) y su md de funcnament es lneal s: Exste un camn de crculacón de crrente entre la salda y la entrada nversra El valr de la tensón de salda,, n sbrepasa ls lmtes de la tensón de almentacón, ± cc En cas cntrar: d 0 y pr tant su md de funcnament es n lneal

11 Cncepts báscs de AO (III) ealmentacón negatva Cn Ad fnta d Cn Ad nfnta A d Amplfcadr de gananca pstva

12 Cncepts báscs de AO (IX) Punt de partda: crcut lneal, d 0 0 d d

13 Aplcacnes lneales báscas del AO Que pdems hacer cn un AO? Multplcar pr (): Cambadr sgn nversr Multplcar pr (k) (k) Cambadr de escala Multplcar pr () Segudr de emsr Cambar el desfase entre la entrada y salda Cambadr de fase Sumar de tensnes ±(k v k *...k n n ) Sumadr esta de ds tensnes (k k * ) A. Dferencal estadr

14 Aplcacnes lneales báscas del AO Capacdad de realzar peracnes matemátcas, de ahí su nmbre (Amplfcadr peracnal) Z Z Z Z A v Amplfcadr Inversr Z Z A vn Z Z Amplfcadr n Inversr

15 Cambadr de sgn nversr Z Z A v Z Z [l] S en el crcut de la fgura Z Z entnces: Crcut nversr, la tensón de salda está desfasada 80º respect a la de entrada A v es decr 0 t [seg]

16 Cambadr de escala S en el crcut de la fgura Z k Z Z Z A v Z Z [l] k A v k es decr 0 k Negatv t [seg]

17 Cambadr de escala S en el crcut de la fgura Z k Z Z Z A vn Z Z A v k es decr 0 (k) [l] (k) Pstv t [seg]

18 S en el crcut de la fgura Z Segudr de emsr Z Z Z A vn Z Z [l] A vn Impedanca de salda nula Impedanca de entrada nfnta t [seg]

19 Segudr de emsr Ejempl de aplcacón: Adaptacón de mpedancas 0k aux e 0,0 pp auxpp e00 hm 0k aux e pp auxpp e00 hm

20 Cambadr de fase S [l] C A A v jω C jω C ( ω C) ( ω C) v Gananca A v Desfase ϕ t [seg] ϕ ( A ) v arctg( ω arctg( ω C) C) ϕ ( A ) arctg( ω C) v Para ωcte, ϕ es funcón de y C

21 Sumadr (I) Sumadr nversr Al ser d 0 n n n n d Cm n n es la cmbnacón lneal de las tensnes de entrada. S n ( ) n

22 Sumadr n nversr Sumadr (II) La tensón de salda es: Aplcand Mllman, será: n d n n n n S n n ( ) n

23 Sumadr n nversr d Sumadr (III) La tensón en funcón de tdas las tensnes de entrada es: n (... ) n Y la tensón de salda es: n n (... ) n n es la cmbnacón lneal de las tensnes de entrada.

24 Amplfcadr dferencal: estadr 3 Aplcand superpscón: S hacems 3 y 4 4 ( ) La tensón de salda es prprcnal a la dferenca de las tensnes de entrada

25 Adaptacón de nveles (I) Sensres: Temperatura Presón Humedad Equps de medda Aplcand superpscón:

26 Adaptacón de nveles (II) Ejempl: [ a ] > [0 a 5] T [] T DC T [ºC] 0 DC T epresenta la ecuacón de la recta

27 Adaptacón de nveles (II) Ejempl: [ a ] > [0 a 5] 0 [] T DC 3 4 0,5 0, T [ºC] 0 DC T epresenta la ecuacón de la recta

28 Adaptacón de nveles (II) Ejempl: [ a ] > [0 a 5] 0 [] T DC T [ºC] 0 DC T epresenta la ecuacón de la recta

29 Amplfcadres de nstrumentacón (I) Amplfcacón de señales débles de transductres a a a a a ( ) Prblema: Adaptacón de mpedancas

30 Amplfcadres de nstrumentacón (II) a a a a a Impedanca de entrada alta ( ) La gananca depende de varas resstencas ( y )

31 Amplfcadres de nstrumentacón (III) a a a a a ( ) A ( ) d Impedanca de entrada alta La gananca depende de una resstenca ()

32 Cnversón crrentetensón (I) Objetv: btener una tensón (t) prprcnal a una crrente (t) Crcut smple (t) Crcut mejrad (t) (t) (t) Ze (t) Ze0 d (t) (t) (t) (t) (t) (t)

33 Cnvertdr tensóncrrente (I) Objetv: btener una crrente (t) prprcnal a una tensón (t). Carga fltante Z Z Amplfcadr n nversr (t) (t) Amplfcadr nversr

34 Cnvertdr tensóncrrente (II) Objetv: btener una crrente (t) prprcnal a una tensón (t). Carga n fltante s (t) f ( ) Sempre y cuand: cc cc (t) 0 (t) s Z y ()>() (t) (t) (t) (t) Z Z

35 Cnvertdr tensóncrrente (III) Carga n fltante ; ; s Z s Z s s Z ()

36 Cnvertdr tensóncrrente (I) Carga n fltante ; s ( ) ; Z s s Z s s Z s ()

37 Cnvertdr tensóncrrente () Carga n fltante s Z s Z s () () s Z s Igualand las ecuacnes () y (): s ( t)

38 Crcut ntegradr (I) d c C Dad que d 0 La tensón c es: (t) c (t) c C C t 0 t 0 (t) (t) dt (t) dt (t) (0) c (0) c Cm (t) c (t) entnces (t) (t) dt c(0 C t ) 0

39 Crcut ntegradr (II) Frmas de nda c C [l] (sen(t)) (cs(t)) t [seg] d [l] (t) (t) t (t) (t) dt c(0) C 0 t [seg]

40 d U D Crcut ntegradr (III) Prblema: Saturacón de AO C cc cc Causas: Asmetría en ls camns de entradasalda. Efect: Sn tensón de entrada, en régmen permanente, el AO se satura. 0 A d U D ± cc Slucón: Lmtar la gananca del AO cn. 0 U D ( /)

41 Crcut ntegradr () Cnversr I: Carga n fltante (t) t s(t) dt c(0 C c ) 0 t (t) c (t) dt c(0) C (t) 0 0 c(0) c s C s [l] (t) c (t) (t) c (t) ( / ) (t) s t [seg]

42 Crcut dervadr (I) c C d Dad que d 0 La tensón es: Cm (t) es: (t) entnces: (t) (t) d (t) C dt (t) (t) (t) C d (t) dt

43 Crcut dervadr (II) c Frmas de nda C d [l] [l] (cs(t)) (sen(t)) (t) t [seg] (t) (t) C d (t) dt t [seg]

44 esumen (I) El AO es un crcut ntegrad de baj cste capaz de realzar multtud de funcnes cn pcs cmpnentes dscrets. Ejempls de funcnes lneales: Calcul analógc, cnvertdres I e I, amplfcadres de nstrumentacón y fltrs actvs. El AO se cmprta de frma lneal s: Hay camn de crculacón de crrente entre la salda y la entrada negatva La tensón de salda n supera ls lmtes de la tensón de almentacón

45 esumen (II) Es psble realzar funcnes matemátcas, de ahí su nmbre : Amplfcadr Operacnal. Sumadr estadr Integradr Dferencadr Amplfcadres de nstrumentacón Adaptadres de nveles