Existiendo un desfase en la tensión de salida de 180º

Transcripción

1 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 5.. AMPLFCADO NESO La señal de entrada se ntrduce pr el termnal nversr del A.O. 0 0 Fgura S se tene en cuenta que la Z (mpedanca de entrada) es muy elevada: 0 Desprecand la crrente que entra pr el termnal nversr ( ), se tene: Send la tensón de salda : Exstend un desfase en la tensón de salda de 80º

2 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES Según la ecuacón anterr, la tensón de salda es gual a la de entrada, amplfcada según el valr de la gananca en tensón ( v). v Para que ls ds termnales (nversr y n nversr), vean la msma resstenca de entrada. // 0 Fgura

3 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 5.. AMPLFCADO NO NESO La señal de entrada se aplca al termnal n nversr del A.O. La señal de salda, está en fase cn la de entrada. 0 0 Fgura S bservams el crcut determnams: ( ) Susttuyend el valr de : ( ) La gananca en tensón ( v ) vene determnada: v De l que se deduce que n se puede cnsegur v //

4 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES Cnclusnes: En la cnfguracón nversra se btene un desfase de 80º de la salda respect a la entrada; pudéndse cnsegur una v. En la cnfguracón n nversra, la salda está en fase cn la entrada y v. 5.. APLCACONES CON AMPLFCADOES OPEACONALES 5... NTODUCCÓN Las prmeras aplcacnes de ls A.O., fuern en la realzacón de peracnes matemátcas: suma, resta, dervacón, ntegracón, etc SUMADO NESO Y NO NESO 5... SUMADO NESO Se le llama tambén amplfcadr nversr multcanal. El sguente crcut cnsttuye un A.O. sumadr nversr de canales Fgura Tenend en cuenta, las cnsderacnes vstas hasta ahra y que sn nversres: v ; v ; v

5 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 5 v v v v ( ) Susttuyend ls valres de las ntensdades: Pdems btener la tensón de salda: S: ( ) v v v Hacend: / n (n: nº de entradas del sumadr) Obtenéndse un crcut que realza la meda artmétca de las señales de entrada.

6 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 6 Cnectand un amplfcadr nversr de gananca untara a la salda del sumadr nversr, se btene un amplfcadr sumadr n nversr. 0 ' 0 Fgura 5

7 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES SUMADO NO NESO La salda se encuentra en fase cn la entrada, per n se puede btener gananca untara Fgura 6 S se aplcan las cnsderacnes de un amplfcadr n nversr: 5 v La tensón en el termnal n nversr ( ) vene determnada pr: ( )

8 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 8 v AMPLFCADO DFEENCAL (ESTADO) ealza la resta dferenca entre las ds señales de entrada. El A.O. funcna cm nversr y n nversr. Aprvechand el desfase del nversr se puede realzar la resta dferenca entre las ds señales de entrada Fgura 7 : salda prprcnada pr el termnal n nversr. : salda prprcnada pr el termnal nversr.

9 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 9 v v ( ) ( ) v v El ncnvenente del crcut anterr, es que n se btene exclusvamente la dferenca de las ds señales de entrada. ntervenen v y v. Para que la salda sea sl la dferenca de las ds señales de entrada se tene que cumplr que: v v A ' 0 B 0 Fgura 8 Amplfcadr A nversr. Amplfcadr B sumadr nversr.

10 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES DEADO E NTEGADO 5... DEADO En la salda ( ) se btene la dervada de la señal de entrada ( ), respect al temp, multplcada pr una cnstante. El crcut se basa en un nversr, en el que se ha susttud pr un cndensadr. 0 C 0 Fgura 9 Cm C C d C dt C C C La tensón de salda ( ) será: C d C dt C d C dt

11 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 5... NTEGADO La salda es el prduct de una cnstante pr la ntegral de la señal de entrada. C c 0 Fgura 0 Para btener la salda, hay que tener en cuenta la carga (Q) almacenada, entre las placas del cndensadr. Al ser C Q C dt dt Q Defnend la carga (Q) en funcón del vltaje ( C ) y la capacdad (C) del cndensadr: Q C C C Q dt C C / C dt C

12 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES AMPLFCADO LOGAÍTMCO Su salda es n lneal, es prprcnal al lgartm neperan de la señal de entrada. Se basa en la relacón expnencal exstente entre la crrente y la tensón en una unón PN. D T 0 0 Fgura elacón expnencal: / ( ) T e : crrente nversa de saturacón. T : KT/q [ K: ctte de Bltzman (,8 0 J/K), T : temperatura absluta en grads Kelvn, q : carga del electrón (, C) ]. : caída de tensón entre ánd y cátd. / ( ) T e e / T Tmand lgartm neperan: Ln T

13 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES S: /. T Ln En cuant al crcut utlzand un transstr: ( BE / ) T e La ventaja de utlzar un transstr, es su prpedad amplfcadra. Para cnsegur el amplfcadr antlgarítmc (fgura ), se ntercamba el dd pr la resstenca y vceversa. D 0 Fgura 0 exp 0 e T T

14 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES MULTPLCADO Y DSO Hay que basarse en las prpedades que cumplen ls lgartms MULTPLCADO LnA LnB Ln( AB) [ Ln( AB) ] AB ant lg D A ' 0 D 0 D B Fgura

15 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES DSO A LnA LnB Ln B A ant lg Ln B A B D A ' 0 D 0 D B Fgura

16 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES POTENCACÓN Y ADCACÓN POTENCACÓN Ln n ( A ) n LnA n [ Ln ( A )] n A ant lg D n A '' 0 ' 0 D 0 Fgura ADCACÓN ( A) Ln n LnA n n [ Ln ( )] n A ant lg A D A '' 0 n ' 0 D 0 Fgura 6

17 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES COMPAADO DE TENSÓN Se basa en un A.O. sn laz de realmentacón, al que se le aplca una señal en cada entrada. Utlza almentacón smétrca (, ). Saturándse el amplfcadr, a ls valres que se aplquen a ests termnales. 0 Fgura 7 Supnend una almentacón smétrca de ± 5v ( 5v, 5v), la salda tmaría ls sguentes valres: > ( 5) (Salda saturada pstvamente). < ( 5) (Salda saturada negatvamente).

18 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 8 Un ejempl práctc de esta cnfguracón es el detectr nversr de cruce pr cer (fgura 8). UDO E ref 0 Fgura 8 Se puede cmprbar que el A.O. es muy sensble al rud y est es un grave prblema en ls A.O. que trabajan cm cmparadres. E SEÑAL SN UDO SEÑAL CON UDO 0 A t 0 SAT t SAT Fgura 9

19 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES COMPAADO EGENEATO (BÁSCULA DE SCHMTT) Cge una fraccón del vltaje de salda ( ) para crear un vltaje de referenca ( ) dependente de la salda. Utlza realmentacón pstva. E 0 Fgura 0 Su funcnament se basa en llevar la salda del A.O. a saturacón pstva ( SAT ) y negatva ( SAT ). SAT. SAT. O SAT, el vltaje realmentad Umbral superr de vltaje ( HT ) pstv respect a masa. HT SAT O SAT, el vltaje realmentad Umbral nferr de vltaje ( LT ) negatv respect a masa. LT SAT

20 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 0 Al ser ls vltajes de umbral más grandes que ls vltajes de pc de rud elmnacón de las transcnes falsas de salda. E HT 0 t LT 0 SAT t SAT Fgura El funcnament de un cmparadr, se puede representar de frma gráfca medante el ccl de hstéress.

21 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 0 SAT H E LT 0 HT E SAT 0 Fgura : Ccl de Hstéress Observand la gráfca: O SAT E > HT para que O SAT. O SAT E < LT para que O SAT. El vltaje de hstéress ( H ) vene defnd cm: H HT LT H : rud pc a pc que puede sprtar el crcut.

22 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 5.5. ECTFCADOES DE PECSÓN DE MEDA ONDA Y ONDA COMPLETA MEDA ONDA D 0 D 0 t 0 t D t 0 t Fgura

23 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES ONDA COMPLETA ectfcadr de meda nda, a la que se le añade un sumadr. Para aumentar la tensón cntnua de salda aumentar gananca. 7 5 A D D 0 0 P 6 A S t O t O t S t Fgura

24 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 5.6. CONETDOES COENTE A OLTAJE A etapa cnversra. A prduce camb de sgn y gananca adcnal. L L A ' 0 A 0 Fgura 5 O ( L ) L L : cnstante de traduccón.

25 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES OLTAJE A COENTE Utlza realmentacón negatva y pstva. S 0 0 S L L Fgura 6 S O S O S S Tenend en cuenta que: L O S S ( ecuacón) S S O S O ( ) S

26 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 6 Multplcand pr (): ( ) S S O Susttuyend en la ecuacón : ( ) S S S L Hacend: S L L cnversón de ctte

27 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES ANALÓGCO/DGTAL Transfrman la señal analógca, en una señal dgtal de ampltud cnstante y dscntnua en el temp. Dagrama de blques: n b0 b e CUANTFCADO CODFCADO b n A/D Fgura 7 CUANTFCADO: Transfrma la señal de entrada analógca, en escalnes cuantfcads. Cada escalón vene defnd: escaln e max n e mn e señal de entrada analógca. n númer de bts. CODFCADO: Necesta señales de entrada cuantfcadas (en escalnes). Sus saldas sn las del cnvertdr A/D bnaras.

28 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 8 Dseñ de un A/D de bts, que dgtalce una señal de entrada analógca de 0 a vólts. alr del bt mens sgnfcatv (LSB) de cada escalón: 0 LSB 0, 5vólts SALDA ,5v000 ENTADA v00,500 Fgura 8 Márgenes de tensón, para cada cmbnacón bnara: 000: 0 < e < 0,5 00: 0,5 < e < 00: < e <,5 0:,5 < e < 00: < e <,5 0:,5 < e < 0: < e <,5 :,5 < e <

29 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES 9 Quedand el dseñ del cnvertdr A/D sguente: EF 5 0,5 CODFCADO DE PODAD 5 5 b b,5 7 b 5 5,5 5 5,5 0 < e < Fgura 9

30 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES DGTAL/ANALÓGCO Muy utlzads en el prces y tratament de señales dgtales. ecben una palabra dgtal de n bts y la transfrman en una señal analógca. La entrada dgtal vene representada en bnar cualquer códg BCD. n cmbnacnes de entrada n nveles dscrets en la salda. Ecuacón que defne un D/A de cualquer tamañ: O n (... ) n n n n ( ) n 0 0 Fgura 0

31 TEMA 5. CCUTOS CON AMPLFCADOES OPEACONALES Dseñ de un D/A de bts cn entradas TTL Ls valres de las resstencas pueden ser: 0 KΩ (nrmalzad). 0 KΩ (n nrmalzad). 0 KΩ (n nrmalzad). Ls valres n nrmalzads : resstencas varables. Ecuacón del cnvertdr de bts: O ( ) 7 Al ser lógca TTL: Nvel ALTO : 5. Nvel BAJO 0 : 0 (masa). Nº bnar Operacnes 0 000: /7 ( 0 0 0) 0 : /7 ( 0 0 5) 5/7: 0,7. 00 /7 ( 0 0) /7:, 0 /7 ( 0 ) /7:,. 00 /7 ( 0 0) /7:,86. 0 /7 ( 0 ) 5/7:,57. 0 /7 ( 0) 6/7:,8. /7 ( ) 7/7: 5.