AMPLIFICADOR OPERACIONAL AMP OP – + + + + – – – – Entrada
inversora Entrada no inversora + Tensiones en el amp op, e+ y e-
son tensiones de entrada, y eo es la tensión de
salida
– + + + + – – – CARACTERISTICAS IDEALES DEL AMP OP El voltaje
entre las terminales + y – vale cero (tierra virtual o
corto virtual La corriente entre + y – vale cero =
Impedancia de entrada infinita. La impedancia de salida vale
cero. Tiene una ganancia K que tiende a infinito. El voltaje
entre las terminales + y – vale cero (tierra virtual o
corto virtual) La corriente entre + y – vale cero =
Impedancia de entrada infinita. La impedancia de salida vale
cero. Tiene una ganancia K que tiende a infinito. K
– + + + + – – – ¿Por qué es tan importante el AMP
OP? El AMP OP ofrece una forma conveniente de construir,
implantar o realizar funciones de transferencia en el dominio de
s o en el dominio del tiempo. En sistemas de control se emplean a
menudo para implantar controladores obtenidos del proceso de
diseño del sistema de control. Con el AMP OP es posible
obtener funciones de transferencia de primer orden o de orden
superior. K
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
Regresemos al PID: Cómo podemos obtenerlo con AMP OP
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP
Circuitos obtenidos a partir del AMP OP COMPARADOR
Características del AMP OP Tensiones offset: En los
amplificadores reales aparecen en su salida tensiones del orden
de decenas a centenas de milivotios en ausencia de una
señal de entrada. Causas: disimetrías en la etapa
diferencial… Modelo de las tensiones offeset:
tensión off-set de entrada o Vos (input offset voltage)
¿Cómo eliminar el offset? Se usan
potenciómetros (offset null)
Características del AMP OP
Características del AMP OP
Características del AMP OP Modelo de las corrientes bias:
IBIAS ¿Cómo reducir el efecto de la corriente bias?
Usando amplificadores CMOS o FET, en lugar de BJT. Corriente bias
o corrientes de polarización: Corriente necesaria para la
operación de un AMP OP.
Características del AMP OP
Características del AMP OP
Características del AMP OP
Parámetros de frecuencia: Los AMP OP tienen alta ganancia
y un gran ancho de banda; pero tienen tendencia a inestabilidad
(polos en el lado derecho del plano complejo). Cómo se
corrige la inestabilidad: se utilizan técnicas de
compensación internas y/o externas que limitan su
operación: Un capacitor para compensación, por
ejemplo, puede provocar una drástica reducción de
la frecuencia de corte.. Relación en el AMP OP: La
ganancia multiplicada por la frecuencia de corte es igual a la
frecuencia f1, siendo ésta el ancho de banda de ganancia
unidad Características del AMP OP
Slew rate:. Refleja la capacidad del AMP OP para manejar
señales variables en el tiempo. El SR se define como la
máxima variación de la tensión de salida con
el tiempo que puede proporcionar la etapa salida del AMP, se mide
en V/?s. Efecto: Si hay un exceso sobre el valor del SR, el
amplificador pierde sus características de linealidad y
provoca distorsión en la señal que entrega.
Características del AMP OP
Otros parámetros del AMP OP Rango de tensión de
entrada:. Máxima tensión de entrada. Ej: 13 V.
Máxima variación de rango de tensión de
salida: o maximun peak output voltage swing. Máxima
tensión esperada a la salida de el AMP, si su
alimentación es de 15 V, su máxima tensión
de salida es aproximadamente ± 14 V. Resistencia y
capacitancia de entrada: (input resistance and capacitance).
Resistencia y capacitancia equivalente de lazo abierto vista a
través de los terminales de entrada del AMP. Ej 2M? y 1.4
?F. Resistencia de salida: resistencia de salida del AMP que
puede ser de unos 75 ?)
Otros parámetros del AMP OP Consumo de potencia: Potencia
DC, para una alimentación de unos ±15 V, su valor
es de 50 mW. Corriente de cortocircuito de salida: Corriente
máxima de salida limitada por el dispositivo de
protección; ej: 25 mA. Variación máxima de
la tensión de salida: (output voltage swing). Es la
amplitud pico-pico máxima que se puede conseguir sin que
se produzca corte, para VCC = ±15 V, ésta es de
±13 V a ± 14 V.
Comparación de amplificadores operacionales
Configuraciones básicas
Acondicionamiento Lineal de Señales: Amplificador Inversor
V+ está conectada a tierra (V+=0). (V+) (V-)=0, la
terminal inversora (negativa) esta al mismo potencial que la
no-inversora y se denomina: tierra virtual. La corriente I1 se
encuentra usando la ley de Ohm. La corriente I1 fluye solamente
hacia R2. Esto es I1=I2. La resistencia presentada a Vi es R1.
Entonces: (V-) = (V+) Vo = -(R2/R1) Vi I 1 = Vi R 1 I 2 = – Vo R
2 ü ý ï þ ï I 1 = I 2 Þ Vo = –
R 2 R 1 æ è ö ø Vi
Acondicionamiento Lineal de Señales:Amplificador Sumador
Sumador Inversor (V+) esta conectado a tierra, o (V+)=0. Debido a
que (V-) = (V+), la señal inversora tiene un potencial de
cero y se le denomina tierra virtual. Las corrientes I1, I2 e I3
se calculan usando la ley de Ohm.
Acondicionamiento Lineal de SeñalesAmplificador No
Inversor Ahora (V+) está conectada a Vi. (V+) = (V-) = Vi
De nuevo, la corriente I1 se calcula usando la ley de Ohm. I1
fluye a través de R2 e I1=I2. El circuito presenta una
resistencia muy grande a Vi I 1 = – Vi R 1 I 2 = Vi – Vo R 2
ü ý ï þ ï I 1 = I 2 Þ Vo = 1 +
R 2 R 1 æ è ö ø Vi
Acondicionamiento Lineal de SeñalesEl amplificador
diferencial (V+) se obtiene de la división de voltajes:
(V+) = [R2/(R2 + R1)]V2 Las corrientes IA e IB se calculan usando
la ley de Ohm. IA = IB y (V+) = (V-) Vo se obtiene de una
substitución sencilla. IA = V 1 – R 2 R 2 + R 1 V 2 R 1 IB
= R 2 R 2 + R 1 V 2 – Vo R 2 ü ý ï ï
þ ï ï IA = IB Þ Vo = R 2 R 1 V 2 – V 1 (
)
Acondicionamiento Lineal de Señales:Amplificador de
Instrumentación Este amplificador es una herramienta
poderosa para medir señales análogas de bajo nivel
que se originan en sensores remotos y que se transmiten a
través de un par de alambres.
Amplificador de Instrumentación Integrado Usando 3
amplificadores operacionales
Acondicionamiento Lineal de Señales:Circuito Integrador
(V+) está conectado a tierra, (V+) = 0 Otra vez, (V-) =
(V+) y la terminal inversora tiene un potencial de cero. IR se
calcula usando la ley de Ohm. IR fluye a través de C. Esto
es IR = Ic.
Convertidor de Voltaje a Corriente Convertidor del tipo V-I
(carga flotada) (V+) esta conectado a Vi. (V-) = (V+), de tal
forma que la terminal inversora tiene el mismo potencial que Vi.
La corriente a través de R1 es IL. La corriente IL no
depende de la resistencia RL. Notar que la carga esta
flotada.
Otro convertidor de Voltaje a Corriente Convertidor V-I con carga
aterrizada IL no depende de RL. Sólo depende de VIN y
VREF. 1/R1 determina laconstante de proporcionalidad entre V y I.
Notar que la carga esta referenciada a tierra. IL = 1 R 1 VIN –
VREF ( )
Convertidor de Corriente a Voltaje Convertidor I-V inversor (V+)
está conectado a tierra, o (V+) = 0 (V-) = (V+) = 0, La
terminal inversora es tierra virtual I fluye solamente a
través de R. R determina la constante de proporcionalidad
entre la curriente y el voltaje.
Otro convertidor de corriente a voltaje Convertidor I-V no
inversor Si R1 >> Rs, IL fluye casi totalmente a
través de Rs.
ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN
LA VERSIÓN DE DESCARGA