Dispositivos y circuitos electrónicos analógicos: teoría y aplicaciones del amplificador operacional integrado

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL: El voltaje Vout es proporcional a la
DIFERENCIA de los voltajes de entrada V1 y V2.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL INTEGRADO: LM741

AMPLIFICADOR OPERACIONAL INTEGRADO:

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL INTEGRADO: Usos: Medición para
sensores resistivos: puente de Wheatstone Rtd, celda de
cargas (strain gauge), etc Medición de temperaturas
con TERMOCUPLAS Conversores tensión a corriente (sensores
industriales salida 4-20mA) Amplificadores Controladores PID
-Buffers -Comparadores -etc

LM741:

Circuito equivalente de un amplificador Operacional:

ENTRADA DE TERMINAL SIMPLE:

ENTRADA DE TERMINAL DOBLE:

CMRR

Vd=Vi1-Vi2 Vc=1/2(Vi1+Vi2) ENTONCES:

EL VOLTAJE DE SALIDA DEL AO ESTARÁ DADO POR: Se tiene que
Ac muy chico, por lo que CMRR es muy grande

Características del Amplificador operacional: De la tabla,
se ve que para los cálculos generales, se pueden
considerar a los AO reales, como ideales

EMPLEO DE AO CON RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA:

RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA: La realimentación
negativa, vuelve la respuesta de los sistemas relativamente
insensible a las perturbaciones externas y a las variaciones
internas de los parámetros del sistema Ejemplos de
aplicación: –Control de temperaturas -Control de velocidad
-Control de variables en procesos productivos.

Entonces la ganancia del sistema dependerá sólo de
la red de realimentación (aproximadamente)

AMPLIFICADOR OPERACIONAL REALIMENTADO: CONSIDERACIONES DE
DISEÑO: En configuración con realimentación
negativa, se deben seguir dos reglas para plantear circuitos con
operacionales: REGLA 1: CORTOCIRCUITO VIRTUAL ENTRE LOS
TERMINALES + y – REGLA 2: Corriente nula en las terminales
+ y – (impedancia de entrada infinita)

AMPLIFICADOR INVERSOR: GANANCIA??? Vout/Vin=?? Ecuaciones del
operacional (realimentación negativa): I+ = I- =
0 e+ = e-

AMPLIFICADOR NO INVERSOR: GANANCIA??? Vout/Vin=??

BUFFER: GANANCIA??? Vout/Vin=?? ¿Utilidad?

Sumador Inversor: ¿Ganancia? ¿Qué
pasaría si Rn=R2=R1=R?

Sumador no Inversor: ¿Ganancia?

Integrador: Vout??? Q=CV i=CdV/dt

Derivador: Vout??? Q=CV i=CdV/dt

Conversor de tensión a corriente:: IL???
Aplicación: SENSORES INDUSTRIALES 4-20mA . Al usar salida
de corriente, evitamos el problema de los errores introducidos
por la longitud de los conductores

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL: Vout=f(V2-V1) Aplicación:

GENERADOR DE ONDA CUADRADA: C se carga a través de R,
variando el voltaje V- Vo fluctúa entre VCC y –VCC.
Por lo que V+ también fluctúa Se genera una onda
cuadrada (Vo) cuya frecuencia está relacionada a RC.
Existe realimentación POSITIVA de la señal.

GENERADOR DE ONDA TRIANGULAR: ¿Cómo podemos obtener
un generador de onda triangular a partir del generador de onda
cuadrada anterior? ?

CONTROLADOR PID: Proporcional, Integral , Derivativo

Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de
control por realimentación que calcula la
desviación o error entre un valor medido y el valor que se
quiere obtener, para aplicar una acción correctora que
ajuste el proceso. El algoritmo de cálculo del
control PID se da en tres parámetros distintos: el
proporcional, el integral, y el derivativo. El valor Proporcional
determina la reacción del error actual. El Integral genera
una corrección proporcional a la integral del error, esto
nos asegura que aplicando un esfuerzo de control suficiente, el
error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo determina la
reacción del tiempo en el que el error se produce. La suma
de estas tres acciones es usada para ajustar al proceso
vía un elemento de control como la posición de una
válvula de control o la energía suministrada a un
calentador, por ejemplo. Ajustando estas tres variables en el
algoritmo de control del PID, el controlador puede proveer un
control diseñado para lo que requiera el proceso a
realizar CONTROLADOR PID:

Funcionamiento Para el correcto funcionamiento de un controlador
PID que regule un proceso o sistema se necesita, al menos: a)Un
sensor, que determine el estado del sistema (ej sensores de
temperatura, presión, caudal, humedad, etc) b)Un
controlador, que genere la señal que gobierna al actuador.
(ej sistema de control) c) Un actuador, que modifique al sistema
de manera controlada (servomecanismos, válvulas, bombas,
motores, etc). ACTUADOR CONTROLADOR SENSOR

IMPLEMENTACIÓN CON OPERACIONALES: CONTROLADOR
Implementamos la suma de las etapas proporcionales, integral y
derivativa, usando los circuitos conocidos

IMPLEMENTACIÓN CON OPERACIONALES: