Amplificadores Operacionales 1

Amplificadores
Operacionales
OP-AMP
Prof. Caroline González
ELEN 3311
OP AMP
Un amplificador operacional es un amplificador de
alta ganancia y un circuito integrado capaz de
realizar un gran número de amplificaciones
lineales y no lineales y funciones de
procesamiento de señ
señal.
al.
Es un amplificador de acople directo (direct(directcoupled)
Fue desarrollado en los 1950’
1950’s para usarse en
computadoras para realizar operaciones
matemá
matemáticas.
ticas.
Contiene transistores,
transistores, capacitores,
capacitores, resistores.
resistores.
1
Esquemático de un OP-AMP
Símbolo de un OP-AMP
•
•
•
•
•
v+ = entrada no-invertidora
v- = entrada invertidora
vd = voltaje diferencial = v+ - vvout = salida
±V = ±Vcc = suplidores de
potencia (“bias”)
2
Característica de entrada y salida
Vout
Región de Saturación
Vcc
Vd
Región Lineal
-Vcc
Región de Saturación
± Vcc establece los voltajes máximo y mínimo en la salida
(±Vsat).
Aplicaciones
Amplificador Sumador
Amplificador Restador
Amplificador Multiplicador
Divisor
Integrador
Diferenciador (Derivador)
Derivador)
Buscar Promedio
Comparadores
Convertidor de Voltaje a
Corriente y de Corriente a
Voltaje
Oscilador
Generadores de Señ
Señales
Filtros Activos
Rectificador
Amplificador de
Instrumentació
Instrumentación
Convertidores A/D y D/A
PhasePhase-locked loop
Controladores
Convertidores de AC a DC
Otros:
Otros: La limitació
limitación de un opop-amp es nuestra
imaginació
ó
n
imaginaci …
3
Diseño de un circuito
acondicionador de señales
VT
Vo
2.73 V
0V
0°C
LM335
CAS
(sensor)
50°C
5V
Microcontrolador
3.23 V
15 V
100kohm
10kohm
10kohm
+
LM 335
VT
-
10kohm
2
10kohm
741
-3
1
VT
2
54.9kohm
741
3
1
+
+
10kohm
15 V
Vo
-
Diseño de un detector de humo
4
Diseño de un convertidor de
análogo a digital (A/D)
Modelo Ideal vs. Práctico
Valores típicos para dos OPOP-AMPs
Pará
Parámetro
Rin
Ro
Av
741
2 MΩ
MΩ
50 Ω
2 x 105
411
1 TΩ
TΩ
50 Ω
2 x 105
5
Modelo Ideal
Asunció
Asunción
Implicació
Implicación
1) Rin = ∞
i+ = i- =0
2) Rout = 0
Voltaje de salida es
independiente de la
carga RL
3) AOL = ∞
vd = 0 (v+ = v-)
Retroalimentación (Feedback)
Negativa
Retroalimentació
Retroalimentación negativa es el proceso
donde una porció
porción del voltaje de salida de
un amplificador es regresado a la entrada
con un ángulo de fase que se opone (o que
se resta)
resta) a la señ
señal de entrada.
entrada. La
ganancia (ACL) se reduce.
Sin retroalimentació
retroalimentación negativa la salida
estará
estará en la regió
región de saturació
saturación.
ejemplo:
ejemplo: si vin = 1 mV
vout = (1 mV)(2 x 105) = 200 V
La salida siempre será
será ±Vcc.
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Web-Sites de Interés
http://ing.bc.inter.edu
http://ing.bc.inter.edu//cgonzalezr/
cgonzalezr/index.html (clase ELEC
4080, OPOP-AMP, notas de la clase) – incluye informació
información de
las configuraciones bá
básicas, filtros, osciladores,
comparadores, limitaciones de un opop-amp en dc y ac, etc.
http://
ing.bc.inter.edu//cgonzalezr/
http://ing.bc.inter.edu
cgonzalezr/index.html (clase ELEN
3311, Electró
Electrónica I) – hoja de data del opop-amp LM741.
http://www.bcae1.com/ - incluye informació
información de
aplicaciones de un opop-amp, ecuaciones y una forma
interactiva de analizar circuitos que contienen opop-amp.
amp.
http://users.pandora.be/educypedia/electronics/analogopa
mp.htm - enciclopedia de los amplificadores operacionales.
http://webpages.ursinus.edu/lriley/ref/circuits/node5.html
– incluye configuraciones bá
básicas, ejemplos y
demostraciones.
http://www.national.com – contiene hojas de data de
amplificadores operacionales.
Configuraciones Básicas
Amplificador Invertidor
Amplificador No-Invertidor
Seguidor de Voltaje (Buffer)
Sumador
Restador
Derivador
Integrador
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Amplificador Invertidor
•
Amplificador NoNo-Invertidor
Ejemplo de Multisim
Seguidor de Voltaje (Buffer)
Caso especial del
amplificador no
invertidor.
invertidor.
Los voltajes de entrada
y salida son iguales.
Convierte una fuente de
voltaje prá
práctica a una
fuente ideal.
No extrae corriente de
un circuito (Rin = ∞), por
lo tanto es ideal para
monitorear circuitos
(“clandestine bug”
bug”).
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Sumador
Restador
Balanceado:
R1=R3, R2=R4
Derivador
Integrador
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Comparadores
Operan en la región no-lineal.
Producen salidas discretas.
Aplicaciones:
• Comparar dos niveles de voltaje
• Convertir de aná
análogo a digital
Pueden o no usar retroalimentación.
Su salida es ± Vcc.
Pasos para analizar los
comparadores
1.
2.
3.
4.
Determinar v+.
Determinar v-.
Determinar vd (vd = v+ - v-).
Si vd es +, vout = +Vsat
Si vd es -, vout = -Vsat
10
Tipos de comparadores
HW
Comparador
Comparador
Comparador
positivo
Comparador
Comparador
negativo
Comparador
nono-invertidor
invertidor
nono-invertidor con bias
invertidor con bias positivo
nono-invertidor con bias
invertidor con bias negativo
Convertidores
Voltaje a Corriente
(Howland)
Howland)
Corriente a Voltaje
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