Departamento de Energía Eléctrica y Automática. Electrónica Análoga I

Transcripción

1 Departamento de Energía Eléctrica y Automática Electrónica Análoga I Profesor Orlando Arcila Montoya 1

2 Tableta de montajes breadboard o Protoboard 2

3 Tableta de montajes breadboard o Protoboard Esquema interno de bornes 3

4 Ejemplos de montajes electrónicos Diodos emisores de luz LED 4

5 Ejemplos de montajes electrónicos 5

6 Denominación según fabricantes Código de identificación ejemplo: LM741C Las dos primeras letras son el código del fabricante, los números son el tipo de dispositivo y la letra final confiabilidad Fabricante Código Analog Devices AD / OP Harris CA / HA Linear Technology LT Fairchield µa National LM Maximun MAX Motorola MC Texas TL Signetics SA741 Siemens TBA221(741 ) I Industrial -25 a 85ºC C Comercial 0 a 70ºC M Militar -55 a 125ºC (alta confiabilidad) 6

7 Datos básicos del AO NO Inversora I 2 V 2 Polarización positiva V a =V 1 - V 2 V a V 0 Salida I 1 V 1 Polarización negativa Inversora En cualquier de los pines de entrada, V1 V2 pueden entrar señales incluso con polaridades opuestas 7

8 Amplificador operacional 741 8

9 Amplificador operacional 741 Polarización Positiva NO Inversora Salida Inversora Polarización negativa 9

10 LM348 cuádruple

11 Amplificador operacional 324 Polarización Positiva NO Inversora Salida Inversora Polarización negativa o cero (0) voltios 11

12 Amplificador operacional

13 Interior de un circuito integrado 13

14 Fuentes duales En electrónica los circuitos activos hay que polarizarlos con fuentes DC En muchos casos con +V y V como con los A.O. 20V 10V V -10V V 0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms V(R1:2) V(R2:1) V(R2:2) Time 14

15 Fuentes duales 20V V 0V -10V V V R1 R2 R1 * V R1 R2 R2 * V R1 R V 0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms V(R1:2) V(R2:1) V(0) Time 10V 0V -10V V 0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms V(R1:2) V(R2:1) V(0) Time 15

16 Código de colores de las resistencias Está representado por cuatro bandas de colores así: 1. La primera banda representa la primera cifra. 2. La segunda banda representa la segunda cifra. 3. La tercera banda representa el número de ceros que siguen a los dos primeros números. 4. La cuarta banda representa la tolerancia, dorada representa un 5% o plateada el 10%. Negro 0 Café 1 Rojo 2 Naranja 3 Amarillo 4 Verde 5 Azul 6 Violeta 7 Gris 8 Blanco 9 16

17 Condensadores Consultar código de los condensadores 17

18 Amplificador operacional Conceptos básicos de circuitos Electrónica es una aplicación Ideal + trucos = AO real Región lineal Cumple principio de superposición Si sale de región lineal va a saturación y no cumple superposición Ideal Genera errores pero no muy graves Real Corregir para lograr precisión cuando sea necesaria. 18

19 Amplificar Generar Ganancia o Vo Si AO es ideal a V o 1 A Vo V a V 2 Z Z Z IN IN IN en el AO ideal I Amplificador operacional ideal entrada de corriente I 0 a A Impedanciade entrada,oposición a la V V 3 Z OUT 0 19

20 Amplificador operacional ideal Demostrar que con Zout= 0, el V 0 no depende de la carga 4 La respuesta en frecuencia (equivale a ancho de banda) BW = Si AO es idea Un AO en región lineal se dice que está en corto virtual Va = 0 y Zin = (elemento clave para deducir utilidad) 20

21 AO básico V / i V a A vo V 0 En la anterior figura se muestra la conexión del circuito básico usando un AO. Este circuito proporciona una operación como un multiplicador de ganancia constante Ejercicio determinar V / i por divisor de voltaje 21

22 AO inversor, análisis corrientes de nodo ejercicio determinar V 0 / V i I 2 I 1 22

23 AO inversor, resolver V 0 / V i por análisis de malla Para un AO ideal Va = 0 I = 0 I 1 Malla 1 I 1 I V a V i Malla 2 V 0 23

24 AO Inversor no saturado (hay que garantizarlo) V i 24

25 AO inversor sin saturación 6.0V 4.0V 2.0V V i 0V -2.0V -4.0V V 0-6.0V 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms V(Vi:+) V(R2:2) Time Vent = 1.1 sen (ωt) f = 1 khz polarización +12V y -12V Ganancia = V0 / Vi = - 5 = - R2 / R1 25

26 AO inversor saturado 12V 8V 4V V i 0V -4V -8V V 0-12V 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms V(Vi:+) V(R2:2) Time Vent = 1.1 sen (ωt) f = 1 khz polarización +12V y -12V Ganancia = V0 / Vi = - 15 = - R2 / R1 26

27 AO no inversor, análisis corrientes de nodo ejercicio resolver V 0 / V i I 2 I 1 V i 27

28 AO no inversor, resolver por análisis de malla Para un AO ideal I 1 Va = 0 I = 0 Malla 1 I 1 I V a Malla 2 V 0 Deducir la relación V 0 / V i 28

29 NO inversor NO saturado, hay que garantizarlo V i 29

30 NO inversor, NO saturado 10V V 0 5V V i 0V -5V -10V 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms V(Vin:+) V(U1:OUT) Vi = 1.5 sen (ωt) f = 1 Time khz polarización +12V y -12V Ganancia = V0 / Vi = 6 30

31 NO inversor, saturado 12V V 0 8V 4V V i 0V -4V -8V -12V 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms V(Vin:+) V(U1:OUT) Vi = 1.5 sen (ωt) f = 1 khz polarización +12V y -12V Time Ganancia = V0 / Vi = 16 31

32 NO inversor, saturado 6.0V 4.0V 2.0V 0V -2.0V -4.0V -6.0V 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms V(Vin:+) V(U1:OUT) Vi = 1.5 sen (ωt) f = 1 khz polarización +6V y -6V Time Ganancia = V0 / Vi = 6 32

33 AO no inversor, G = 1 Con G = 1 logramos obtener una configuración que denominaremos Amplificador Operacional Seguidor o buffer V i 33

34 Seguidor o buffer 1.5V 1.0V 0.5V -0.0V -0.5V -1.0V -1.5V 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms V(Vin:+) V(U1:OUT) Time 34

35 Amplificador de Instrumentación V 0 35

36 Amplificador de instrumentación El amplificador de instrumentación es uno de los amplificadores más útiles, precisos y versátiles disponibles en la actualidad. Este es el amplificador más útil para medición, instrumentación o control. Está diseñado con varios AO y resistores de precisión. 36

37 Bibliografía COUGHLIN, Robert F. Frederick F. Driscoll. Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales. Pearson Prentice Hall, quinta edición. p. 1-18, RASHID, Muhammad H. Circuitos Microelectrónicos análisis y diseño. International Thomson Editores, p MALIK, Norbert R. Circuitos Electrónicos análisis, simulación y diseño. Prentice Hall, p BOYLESTAD, Robert L. y Louis Nashelsky. Electrónica: Teoría de Circuitos. Pearson Prentice Hall, p

38 Hojas de datos com/ http :// http :// http :// http :// 38