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Figura 1.33. Si la impedancia de salida Ro del amplificador es mucho menor que la menor
de las resistencias de carga, la tensión es prácticamente independiente del
número de interruptores cerrados.
Aplicaciones que requieren una impedancia de entrada alta o baja (Cont)
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Figura 1.34. Para evitar reflexiones, la resistencia de entrada del amplificador Ri deberá
ser igual a la resistencia característica Zo de la línea de transmisión.
Señal que se desplaza
hacia el amplificador
Línea de transmisión de
impedancia característica Z0
Reflexión si Ri ? Z0
Aplicaciones que requieren una impedancia determinada
A alta frecuencia y con señales de frentes abruptos, es necesario que Zi, Zcarga y Zo (Impedancia característica de la línea de transmisión)sean iguales. (Ejemplo: Zo=52 ohmios, Zo=75 ohmios)
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AMPLIFICADORES IDEALES
Amplificador ideal de tensión Fuente de tensión controlada por tensión
Zi= infinita Zo=0 [µ]= adimensional
b) Amplificador ideal de corriente
Fuente de corriente controlada por corrinte
Zi= 0 Zo=infinita [ß]= adimensional
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AMPLIFICADORES IDEALES (CONT)
c) Amplificador ideal de transconductancia
Fuente de corriente controlada por tensión
Zi= infinita Zo=infinita [gm]= admitancia (transconductancia)
d) Amplificador ideal de transresistencia
Fuente de tensión controlada por corriente
Zi= 0 Zo=0 [rm]= resistencia
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AMPLIFICADORES REALES
Impedancias de entrada y salida
Tensión de desviación con entradas nulas
Distorsiones no lineales
Respuesta frecuencial:
La ganancia de los amplificadores no es una constante, sino que depende de la frecuencia. Es una función compleja
Distorsión en amplitud
Distorsión de fase
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RESPUESTA FRECUENCIAL DE LOS AMPLIFICADORES
Las señales procesadas por los dispositivos electrónicos, casi nunca son senoidales.
Si son periódicas, aplicando Fourier pueden tratarse como sumas de componentes senoidales de varias frecuencias.
Si el sistema es lineal puede aplicarse el principio de superposición.
Los amplificadores reales no tienen la misma ganancia a las diferentes frecuencias.
Es necesario diseñarlos para que respondan adecuadamente a las frecuencias que se van a utilizar
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RESPUESTA FRECUENCIAL DE LOS AMPLIFICADORES (CONT)
CONCEPTO DE GANANCIA COMO FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA.- GANANCIA COMPLEJA
La ganancia de un amplificador real no es una constante.
Mas bien depende de la frecuencia de trabajo.
Si aplicamos a un amplificador una señal de entrada senoidal de amplitud constante y frecuencia variable, comprobaremos que la salida, tiene una amplitud y un desfase respecto de la señal de entrada diferente, según el barrido de frecuencia que hagamos, por tanto en régimen periódico y funcionamiento lineal del A.O, podemos decir que la ganancia es una “función compleja” de la frecuencia.
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Figura 1.35. Onda cuadrada periódica y la suma de los primeros
cinco términos de su serie de Fourier.
(a) Onda cuadrada
(b) Serie de Fourier (normalizada a la amplitud A)
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Figura 1.36. Ganancia en función de la frecuencia.
Región de baja
frecuencia
Frecuencias
medias
Región de alta
frecuencia
Frecuencias
medias
Región de alta
frecuencia
(a) Amplificador acoplado en alterna
(b) Amplificador acoplado en continua
Amplificadores acoplados en continua y en alterna.Respuesta frecuencial
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Amplificadores acoplados en continua y en alterna.Respuesta frecuencial
Frecuencia inferior de corte
Frecuencia superior de corte
Anchura de banda
La anchura de banda de los amplificadores es una de las causas de la distorsión de la señal de salida respecto de la de la entrada.
(Imagine una señal cuadrada de 15 Khz, aplicada a un amplificador con anchura de banda de 20 Khz)
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Figura 1.37. El acoplamiento capacitivo previene que una componente continua de
entrada afecte a la primera etapa, que las tensiones continuas de la
primera etapa alcancen la segunda etapa, y que las tensiones continuas
de la segunda etapa alcancen la carga.
Condensador de acoplamiento de entrada
Condensador de acoplamiento entre etapas
Condensador de acoplamiento de salida
La fuente de señal puede incluir una componente continua
Primera
etapa del amplificador
Segunda
etapa del amplificador
Acoplamiento en alterna y acoplamiento en continua
Ventajas e inconvenientes: El acoplamiento en alterna no permite procesar señales que varían muy lentamente
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Figura 1.38. Un condensador en paralelo con la trayectoria de la señal y una bobina
en serie con la trayectoria de la señal, reducen la ganancia en la
región de alta frecuencia.
Inductancia
parásita
del cableado
Capacidades parásitas
de los cables
o los dispositivos
Circuitos del
amplificador
Respuesta frecuencial de amplificadores (cont): La región de alta frecuencia
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Figura 1.39. Ganancia en función de la frecuencia para un amplificador típico;
se muestran las frecuencias de corte superior e inferior (fH y fL )
(3-dB), y el ancho de banda B.
Respuesta frecuencial de amplificadores (cont):Frecuencias de corte inferior y superior
Amplificadores de banda ancha
Amplificadores de banda estrecha o pasabanda
Amplificadores sintonizados
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Figura 1.40. Magnitud de la ganancia en función de la frecuencia
para un amplificador típico de banda estrecha.
Respuesta frecuencial de amplificadores (cont):Amplificadores pasa-banda
Interesa limitar la anchura de banda de los amplificadores a la estrictamente necesaria, par evitar amplificar señales parásitas (ruido…problemas de inestabilidad y de auto-oscilaciones)
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Figura 1.41. Escalón de entrada y salida típica de un amplificador
de banda ancha acoplado en alterna.
(Gp:) (a) Entrada
(Gp:) (b) Salida
(Gp:) Pico
(Gp:) Oscilaciones transitorias
(Gp:) Parte superior del escalón inclinada
(Gp:) Los flancos anterior
y posterior no son instantáneos
Respuesta frecuencial de amplificadores (cont):Respuesta a un escalón
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Figura 1.42. Tiempo de subida de la salida. (Nota: No se muestra ninguna
inclinación en la parte superior del escalón. Cuando se presenta
una inclinación, es preciso un cierto análisis adicional para
estimar la amplitud de Vf.
(Gp:) La amplitud final es Vf
Respuesta a un escalón de un filtro pasa-bajos de 2° orden
Tiempo de subida
Tiempo de establecimiento
Máximo sobre-impulso
…..
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Figura 1.43. Amplificador diferencial con sus señales de entrada.
Terminal de entrada
no inversor
Terminal de entrada
inversor
Amplificador
diferencial
AMPLIFICADORES DIFERENCIALES
Dos entradas y una salida
En el A.D. Ideal, la salida nada mas depende de la diferencia de las dos entradas
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AMPLIFICADORES DIFERENCIALES
Dos entradas y una salida
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
¿POR QUÉ DOS ENTRADAS?
NECESIDAD DE AMPLIFICAR SEÑALES DE AMPLITUD MUY PEQUEÑA EN PRESENCIA DE DE FUENTES DE RUIDO.
Si en la entrada del amplificador de una única entrada tenemos superpuesta una señal indeseable (ruido), la única forma posible de minimizar el efecto es mediante filtrado.
Si tenemos una “fuente de señal diferencial “y un amplificador diferencial (con dos entradas), algunas fuentes de ruido pueden eliminarse completamente
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AMPLIFICADORES DIFERENCIALES (CONT)
Dos entradas y una salida
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA (CONT):
¿POR QUÉ DOS ENTRADAS?
NECESIDAD DE AMPLIFICAR SEÑALES DE AMPLITUD MUY PEQUEÑA Y VARIACIONES MUY LENTAS.
Ejemplos típicos:
Transductores para medir dilataciones en vigas, puentes, transductores para medir varaciones de temperatura respecto a una de referencia.
Vibraciones mecánicas de baja frecuencia
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Figura 1.44. Se pueden reemplazar las fuentes de entrada vi1 y vi2
por las fuentes equivalentes vicm y vid.
SEÑAL DE ENTRADA EN MODO COMÚN Y SEÑAL DEENTRADA EN MODO DIFERENCIAL
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