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Amplificador operacional básico (Presentación PowerPoint)




Enviado por Pablo Turmero



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    El nombre de amplificador operacional deriva del concepto de un
    amplificador de CC, con una entrada diferencial y ganancia
    extremadamente alta. Sus características de
    operación se determinan por los elementos de
    realimentación (conexión directa entre la salida y
    la entrada) que se utilizan. Cambiando la forma y
    disposición de dichos elementos, se pueden implementar
    diferentes operaciones analógicas, y las
    características globales del circuito se determinan
    sólo por estos elementos de realimentación. Permite
    realizar operaciones, que antiguamente se realizaban con muchos
    componentes discretos, ahora con uno sólo: EL AMPLIFICADOR
    OPERACIONAL. Amplificador operacional básico

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    Símbolo esquemático Una herramienta adicional
    básica del AO es su símbolo
    característico:

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    El amplificador operacional se puede pensar como una caja, con
    sus terminales de entrada y salida, ignorando qué hay
    dentro de dicha caja. El amplificador operacional ideal Se
    muestra un amplificador idealizado como un dispositivo de acoplo
    directo con entrada diferencial, y un único Terminal de
    salida. El amplificador sólo responde a la diferencia de
    tensión entre los dos terminales de entrada, y no a su
    potencial común.

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    Las propiedades del amplificador ideal son: La ganancia de
    tensión es infinita: La resistencia de entrada es
    infinita: La resistencia de salida es cero: El ancho de banda es
    infinito: La tensión de “offset” de entrada es
    cero : El amplificador operacional ideal

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    A partir de estas características del AO ideal, se pueden
    deducir dos propiedades adicionales: Como la ganancia en
    tensión es infinita, cualquier señal de salida que
    se desarrolle será el resultado de una señal de
    entrada infinitesimalmente pequeña, y la tensión de
    entrada diferencial es nula. Si la resistencia de entrada es
    infinita, no existe flujo de corriente en ninguno de los
    terminales de entrada. Estas dos propiedades pueden considerarse
    como axiomas del AO. Con ellas se puede deducir el funcionamiento
    de casi todos los circuitos con amplificadores operacionales. El
    amplificador operacional ideal

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    Circuitos con AO’s Comentarios preliminares Los
    amplificadores operacionales se pueden conectar según dos
    circuitos amplificadores básicos: las configuraciones…
    Inversora y No-inversora. En general, todos los circuitos con AO
    son variaciones estrechamente relacionadas de estas dos
    configuraciones, más otro circuito básico que
    resulta de una combinación de los dos primeros: el
    amplificador diferencial con AO.

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    En este circuito, la entrada (+) está conectada a masa,
    yla señal se aplica a la entrada (-) a través de
    R1, con realimentación desde la salida a través de
    R2. El amplificador inversor La primera configuración
    básica del AO es el amplificador inversor:

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    Como el amplificador tiene ganancia infinita, desarrollará
    su tensión de salida, V0 , con tensión de entrada
    “nula”. El amplificador inversor Aplicando las
    propiedades del AO ideal, las características más
    distintivas de este circuito se pueden destacar como sigue: Ya
    que la entrada diferencial del AO es: Si Vd = 0, toda la
    tensión de entrada Vi deberá aparecer en R1,
    obteniendo una corriente en R1: Como Vn está a un
    potencial cero, se dice que es un punto de tierra virtual.

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    Toda la corriente I que circula por R1 pasará por R2,
    puesto que no se derivará ninguna corriente hacia la
    entrada del operacional (impedancia infinita). Por lo tanto: El
    amplificador inversor Teniendo en cuenta que la corriente por el
    circuito es la misma, resulta entonces: La ganancia del
    amplificador inversor será:

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    Este punto se le denomina tierra virtual, ya que siempre
    tendrá el mismo potencial que en la entrada (+). Como en
    él se “suman” las señales de salida y
    entrada, también se lo conoce como nodo suma. El
    amplificador inversor En lazo cerrado, la entrada (-) se iguala
    al potencial de la entrada (+) (o de referencia). Esta
    tensión puede ser masa (como en la figura anterior), o
    cualquier otro potencial que se desee. Esta última
    característica conduce al tercer axioma básico de
    los amplificadores operacionales, el cual se aplica a la
    operación en bucle (o lazo) cerrado:

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    Puesto que no fluye corriente de entrada en ningún
    terminal de entrada, y ya que Vd = 0, la tensión en R1
    será igual a Vi: En este circuito, la tensión Vi se
    aplica a la entrada (+), y una fracción de la señal
    de salida Vo, se aplica a la entrada (-) a través del
    divisor de tensión R1 – R2. El amplificador
    no-inversor

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    Por lo tanto, en términos de ganancia, la ecuación
    caracterís-tica para el AO no inversor ideal vendrá
    dada por: Como : se tiene que: El amplificador no-inversor
    Circuitos con AO’s

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    El amplificador diferencial Una configuración importante
    con AO es la que se conoce como amplificador diferencial, que no
    es más que una combinación de las dos
    configuraciones principales. Este circuito tiene señales
    aplicadas en ambos terminales de entrada, tal como se muestra en
    la siguiente figura: Configuraciones basadas en los circuitos
    inversor y no inversor

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    Para comprender cómo funciona el circuito, primero se
    ana-lizarán las dos señales de entrada por
    separado, y después, en forma combinada. Como siempre, Vd
    = 0, y la corriente de entrada en los termi-nales es cero. Por lo
    tanto: donde la tensión en el terminal positivo
    será: El amplificador diferencial Configuraciones basadas
    en los circuitos inversor y no inversor

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    Por lo tanto, llamando V01 a la tensión a la salida debida
    a V1, y teniendo en cuenta que V2=0 y que V(-)=V(+), se tiene:
    Aplicando el principio de superposición, la tensión
    de salida se puede considerar como la suma de los efectos
    producidos por ambas señales en forma individual, haciendo
    una cero cuando se considera la otra. El amplificador diferencial
    Configuraciones basadas en los circuitos inversor y no
    inversor

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    Aplicando el teorema de superposición, la tensión
    de salida V0 = V01 + V02. Haciendo que R3=R1 y R4 =R2, se
    tendrá que: La tensión de salida debida a V2,
    suponiendo V1=0 (y consi-derando la ecuación de la
    ganancia para el circuito inversor), valdrá: El
    amplificador diferencial Configuraciones basadas en los circuitos
    inversor y no inversor

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    En términos de ganancia: es la ganancia del AO para
    señales en modo diferencial. V1 se dividirá entre
    R1 y R2, apareciendo una tensión V(+) menor en R2. Debido
    a la ganancia infinita del amplificador, y a la tensión de
    entrada diferencial cero, esta tensión será igual a
    V(-) en el nodo suma ( terminal (-) ). El amplificador
    diferencial Configuraciones basadas en los circuitos inversor y
    no inversor

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