Amplificador Operacional
Páginas: 5 (1029 palabras)
Publicado: 23 de enero de 2013
Tema 20: Amplificadores operacionales
Introducción:
El amplificador operacional es un circuito complejo formado por docenas de transistores, resistencias y condensadores, todos ellos fabricados e interconectados (integrados) sobre un pequeño cristal de silicio, por eso se dice que es un circuito integrado.
Se puede modelar de forma muy simple a través de su modelo ideal que ahoravamos a analizar.
Modelo ideal del A.O:
Símbolo y terminales del amplificador operacional básico
El dispositivo consta de 5 terminales: dos entradas denominadas inversora y no inversora, una salida, y dos terminales de alimentación, a los que se suele aplicar una tensión positiva Vcc+, y negativa Vcc-, respectivamente, con valores típicos de +15y -15 V respectivamente, aunque son posibles otros (8 y -8, 5 y 0 V) etc.
Si analizamos las tensiones y corrientes en un amplificador operacional:
+
+
Vp +V0
Vn
- - -
El comportamiento del A.O. puede aproximarse por la característica V0(Vi), donde Vi=Vp-Vn. Dicha característica consta de tres regiones: región lineal (1), representada por un segmento que pasa por elorigen; región de saturación positiva (2), representada por un segmento de recta horizontal de ordenada + Vcc; y la región de saturación negativa (3), similar a la anterior, pero de ordenada -Vcc.
V0 (V)
+Vcc ................ 2
..
-Vcc/Va 1 .
.
. Vcc/A (Vp-Vn) mV.
.
3 ............ -Vcc
En la región lineal, la salida es proporcional a la entrada(ecuación de una recta que pasa por el origen):
V0=A(Vp-Vn)
Que es la zona en donde el dispositivo amplifica cualquier señal diferencial a su entrada, con un factor de amplificación A conocido como ganancia en tensión del amplificador. La utilidad por tanto de los amplificadores operacionales es importante en la electrónica donde frecuentemente las señales de entrada de los circuitos son muydébiles y deben amplificarse para poder operar con ellas. Ej: la señal de TV que captura una antena. La ganancia A suele ser del orden de 105 en los amplificadores reales.
El valor máximo de V0 en la región lineal está limitado por Vcc (típicamente 15V), por lo que el valor máximo de (Vp-Vn) será del orden de 15/105 V, es decir 150(V. Por todo esto el modelo ideal del amplificador operacional seelabora con las siguientes características ideales:
• La ganancia A tiende a infinito
• Vp-Vn dentro de la región lineal tiende a 0: Vp=Vn, a esta aproximación se le conoce como Cortocircuito Virtual al ser Vp=Vn pero sin que exista paso de corriente entre ambos terminales.
• Por tanto Ip=In=0
• I0=Ic++Ic-
Que se puede interpretar, para la zona de trabajo lineal,como que a la entrada del amplificador existe una resistencia infinita, que no permite el paso de corriente y a la salida existe una fuente dependiente de tensión.
Vi AVi
FIG 1.
Observación: La característica amplificadora acabada de comentar tiene límites en...
Introducción:
El amplificador operacional es un circuito complejo formado por docenas de transistores, resistencias y condensadores, todos ellos fabricados e interconectados (integrados) sobre un pequeño cristal de silicio, por eso se dice que es un circuito integrado.
Se puede modelar de forma muy simple a través de su modelo ideal que ahoravamos a analizar.
Modelo ideal del A.O:
Símbolo y terminales del amplificador operacional básico
El dispositivo consta de 5 terminales: dos entradas denominadas inversora y no inversora, una salida, y dos terminales de alimentación, a los que se suele aplicar una tensión positiva Vcc+, y negativa Vcc-, respectivamente, con valores típicos de +15y -15 V respectivamente, aunque son posibles otros (8 y -8, 5 y 0 V) etc.
Si analizamos las tensiones y corrientes en un amplificador operacional:
+
+
Vp +V0
Vn
- - -
El comportamiento del A.O. puede aproximarse por la característica V0(Vi), donde Vi=Vp-Vn. Dicha característica consta de tres regiones: región lineal (1), representada por un segmento que pasa por elorigen; región de saturación positiva (2), representada por un segmento de recta horizontal de ordenada + Vcc; y la región de saturación negativa (3), similar a la anterior, pero de ordenada -Vcc.
V0 (V)
+Vcc ................ 2
..
-Vcc/Va 1 .
.
. Vcc/A (Vp-Vn) mV.
.
3 ............ -Vcc
En la región lineal, la salida es proporcional a la entrada(ecuación de una recta que pasa por el origen):
V0=A(Vp-Vn)
Que es la zona en donde el dispositivo amplifica cualquier señal diferencial a su entrada, con un factor de amplificación A conocido como ganancia en tensión del amplificador. La utilidad por tanto de los amplificadores operacionales es importante en la electrónica donde frecuentemente las señales de entrada de los circuitos son muydébiles y deben amplificarse para poder operar con ellas. Ej: la señal de TV que captura una antena. La ganancia A suele ser del orden de 105 en los amplificadores reales.
El valor máximo de V0 en la región lineal está limitado por Vcc (típicamente 15V), por lo que el valor máximo de (Vp-Vn) será del orden de 15/105 V, es decir 150(V. Por todo esto el modelo ideal del amplificador operacional seelabora con las siguientes características ideales:
• La ganancia A tiende a infinito
• Vp-Vn dentro de la región lineal tiende a 0: Vp=Vn, a esta aproximación se le conoce como Cortocircuito Virtual al ser Vp=Vn pero sin que exista paso de corriente entre ambos terminales.
• Por tanto Ip=In=0
• I0=Ic++Ic-
Que se puede interpretar, para la zona de trabajo lineal,como que a la entrada del amplificador existe una resistencia infinita, que no permite el paso de corriente y a la salida existe una fuente dependiente de tensión.
Vi AVi
FIG 1.
Observación: La característica amplificadora acabada de comentar tiene límites en...
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