Electrónica analógica: conceptos generales de amplificación (Presentación PowerPoint)

Introducción El amplificador ideal de voltaje A (Gp:) VE
(Gp:) VS VS = A·VE (Gp:) El amplificador diferencial de
voltaje (Gp:) Ad (Gp:) VS = Ad · (V1 – V2) (Gp:) V1
(Gp:) VS (Gp:) V2 (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) iE = 0 (Gp:) iS
Impedancia de entrada infinita: iE = 0

El amplificador operacional ideal El amplificador diferencial de
voltaje V1 VS V2 (Gp:) + (Gp:) – Ad ? ? (Gp:) + (Gp:) –
Amplificador operacional ideal ¿Para qué sirve un
amplificador que para cualquier entrada no nula tiene salida
infinita? (Gp:) i1 = 0 (Gp:) i2 = 0

El amplificador operacional con realimentación negativa
Sistema realimentado: VE VS VR (Gp:) A (Gp:) b (Gp:) – (Gp:) +
(Gp:) – (Gp:) Amplificador operacional realimentado: (Gp:) VS
(Gp:) VE (Gp:) VR (Gp:) VS = VE · (Gp:) A (Gp:) 1 + A
· b (Gp:) R1 (Gp:) R2 (Gp:) A ? ? (Gp:) VS = VE ·
(Gp:) 1 (Gp:) b (Gp:) b = (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2 (Gp:) VS = VE
· (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Amplificador de ganancia positiva: VS VE R1 R2 (Gp:) VS = VE
· (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2 (Gp:) = VE · ( 1 + ) (Gp:)
R2 (Gp:) R1 Se cumple la relación: V+ = V- (Gp:) V+ (Gp:)
V- VS = Ad · (V+ – V-) (Gp:) Valor finito (Gp:) ? (Gp:)
CERO Siempre que hay realimentación negativa, el voltaje
de salida sube o baja hasta igualar estas dos voltajes.

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Amplificador de ganancia positiva: VS VE R1 R2 V+ = VE (Gp:) V+
(Gp:) V- La ganancia se puede calcular empleando la
relación V+ = V- (Gp:) V- = VS · (Gp:) R2 (Gp:) R1
+ R2 (Gp:) V+ = V- (Gp:) VE = VS · (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2
(Gp:) VS = VE · (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Amplificador de ganancia negativa: VS VE R1 R2 V+ = 0 V+ V- (Gp:)
V+ = V- (Gp:) VS = VE · (Gp:) -R1 (Gp:) R2 (Gp:) i (Gp:) i
(Gp:) i = (Gp:) VE – VS (Gp:) R1 + R2 V- = VS + i · R2
(Gp:) V- = VS + R1 · (Gp:) VE – VS (Gp:) R1 + R2 (Gp:) R2
(Gp:) R1 + R2 (Gp:) V- = VS · (Gp:) + VE · (Gp:) R1
(Gp:) R1 + R2

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Sumador inversor: VS V1 R1 R2 V+ V- V+ = V- V- = 0 iA = i1 + i2
V2 RA (Gp:) i2 (Gp:) i1 (Gp:) iA (Gp:) VS = -RA · ( + )
(Gp:) V1 (Gp:) R1 (Gp:) V2 (Gp:) R2 (Gp:) VS = – iA · RA
(Gp:) i1 = (Gp:) V1 (Gp:) R1 (Gp:) i2 = (Gp:) V2 (Gp:) R2

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Sumador no inversor: VS V1 R1 RA V+ V- V+ = V- V2 RB R2 R3 (Gp:)
V- = VS · (Gp:) RA (Gp:) RA + RB (Gp:) V+ = (Gp:) V1 (Gp:)
R1 (Gp:) V2 (Gp:) R2 (Gp:) + (Gp:) 1 (Gp:) R1 (Gp:) 1 (Gp:) R2
(Gp:) + (Gp:) 1 (Gp:) R3 (Gp:) + (Gp:) VS = (Gp:) RA (Gp:) RA +
RB (Gp:) · (Gp:) V1 (Gp:) R1 (Gp:) V2 (Gp:) R2 (Gp:) +
(Gp:) 1 (Gp:) R1 (Gp:) 1 (Gp:) R2 (Gp:) + (Gp:) 1 (Gp:) R3 (Gp:)
+

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Amplificador diferencial (restador): VS V1 R1 V+ V- V+ = V- V2 R2
(Gp:) V+ = V1 · (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2 (Gp:) V- = (Gp:) V2
(Gp:) R1 (Gp:) VS (Gp:) R2 (Gp:) + (Gp:) 1 (Gp:) R1 (Gp:) 1 (Gp:)
R2 (Gp:) + R2 R1 (Gp:) V- = (Gp:) V2·R2 + VS·R1
(Gp:) R1 + R2 (Gp:) VS = (Gp:) R2 (Gp:) R1 (Gp:) · (V1
– V2)

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Conversor I-V: VS R V+ V- V+ = V- (Gp:) VS = -R · i i i V-
= 0

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Conversor V-I: VE R1 V+ V- V+ = V- R2 R2 R1 (Gp:) iS = (Gp:) VE
(Gp:) R1 RS (Gp:) iA (Gp:) iS (Gp:) iE (Gp:) iA (Gp:) iA (Gp:) v
(Gp:) v (Gp:) iA = (Gp:) V- (Gp:) R1 (Gp:) iE = (Gp:) VE –
V+ (Gp:) R1 iS = iE + iA (Gp:) iS = (Gp:) VE – V+ (Gp:) R1
(Gp:) + (Gp:) V- (Gp:) R1 La corriente de salida no depende de
RS

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Seguidor de emisor: VS V+ V- V+ = V- (Gp:) VS = VE VE Este
circuito se emplea para adaptar impedancias (Gp:) Equipo demedida
(Gp:) señal muy débil (corriente máxima
50?A) (Gp:) VS (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) iE = 0

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Integrador: VS VE C R V+ V- (Gp:) i (Gp:) i VS = -VC (Gp:) VC
(Gp:) i = (Gp:) VE (Gp:) R

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Integrador: VS VE C R V+ V- La integral de un voltaje constante
es una rampa que tiende a infinito. En un circuito
práctico es imposible evitar que exista una cierta
componente de continua en las señales que maneja el
operacional. Por lo que se suele añadir una resistencia de
valor elevado en paralelo con el condensador. (Gp:) R2

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales
Rectificador de precisión: En ocasiones puede ser
necesario rectificar una señal de baja amplitud. (Gp:) VE
(Gp:) + (Gp:) VS (Gp:) D (Gp:) R (Gp:) 1V (Gp:) VE (Gp:) + (Gp:)
ideal (Gp:) 0,6V Con un diodo no se pueden rectificar
señales de baja amplitud. Es necesario emplear un
rectificador de precisión.

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Rectificador de precisión: VS VE R2 R1 D1 D2 En
función del signo del voltaje de entrada conduce D1 o D2:
Si VE > 0 conduce D2 y D1 está en bloqueo Si VE < 0
conduce D1 y D2 está en bloqueo

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Rectificador de precisión: VS VE R2 R1 (Gp:) D1 (Gp:) D2
Comprobamos el estado de los diodos D1 y D2: D2 conduce la
corriente i D1 está en bloqueo VE > 0 (Gp:) i (Gp:) i
(Gp:) i (Gp:) 0,6V (Gp:) i (Gp:) i = (Gp:) VE (Gp:) R1 VS = – i
· R2 (Gp:) VD1 (Gp:) VS = VE · (Gp:) -R2 (Gp:) R1
VD1 = 0,6 – VS VD1 > 0

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Rectificador de precisión: VS VE R2 R1 (Gp:) D1 (Gp:) D2
Comprobamos el estado de los diodos D1 y D2: D1 conduce la
corriente i’ D2 está en bloqueo VE < 0 (Gp:)
i’ (Gp:) 0,6V (Gp:) i’ = (Gp:) -VE (Gp:) R1 (Gp:) VD2
(Gp:) VS = 0 VD2 = 0,6 VD2 > 0 (Gp:) i’

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Rectificador de precisión: VS VE R2 R1 D1 D2
Conclusión: Si VE > 0 se cumple: (Gp:) VS = VE ·
(Gp:) -R2 (Gp:) R1 Si VE < 0 se cumple: VS = 0 (Gp:) 1V (Gp:)
VE

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + –
Rectificador de precisión: VS VE R2 R1 D1 D2 Cambiando la
orientación de ambos diodos: Si VE > 0 se cumple: (Gp:)
VS = VE · (Gp:) -R2 (Gp:) R1 Si VE < 0 se cumple: VS =
0 (Gp:) 1V (Gp:) VE