Amplificadores Operacionales 2
Páginas: 7 (1585 palabras)
Publicado: 17 de mayo de 2015
1
José Luis Rodríguez, Ph.D., Agosto del 2004
Amplificadores Operacionales
Un Amplificador Operacional (AO) es un amplificador modular de multietapas con una entrada
diferencial que se aproxima mucho en sus características a un “ amplificador ideal” . Las propiedades
asociadas con el amplificador ideal son:
Ganancia infinita de voltaje (Av → ∞)
Impedancia de entrada infinita (Zin → ∞)Impedancia de salida cero ( Zout → 0)
v0 = 0 cuando va = vb
Ancho de banda infinito ( no hay atraso de la señal a través del amplificador)
En la práctica, ninguna de estas propiedades puede lograrse, pero ellas son bastante aproximadas.
En la Figura 1 se muestra la representación de un AO indicando los terminales externos que
normalmente presenta.
e n tra d a
in ve rso ra
e n tra d a n o
in ve rso ra
+v-
sa lid a
+
-v
co m p e n sa ció n
Figura 1 - Terminales de un amplificador operacional
En esta figura +V y −V son las marcas de los terminales para la fuente de potencia. Los
terminales de compensación de frecuencia se usan para prevenir oscilaciones del circuito del AO.
El nombre de entrada inversora surge porque si la entrada no inversora se pone a tierra y si se
aplica una señal a laentrada inversora, la salida estará desfasada 180o con respecto a la entrada.
1.
Seguidor de Voltaje
En la figura 2 se muestra un AO que con la salida realimentada directamente a la entrada
inversora constituye lo que se denomina un seguidor de voltaje (la salida es igual a la entrada).
2
José Luis Rodríguez, Ph.D., Agosto del 2004
vi
vo
+
Figura 2 - Seguidor de Voltaje
Esto se demuestraaplicando las leyes de Kirchhoff:
Se ve que
Como Av → ∞, entonces
vo = Av (vi − vo )
(1)
µ
¶
1
vi = vo 1 +
Av
(2)
vo ≈ vi
(3)
El único camino a tierra para el voltaje de entrada es a través de la alta resistencia de entrada
del amplificador, de modo que el seguidor de voltaje hace una buena etapa de aislamiento entre la
fuente de voltaje y la carga. Una de las aplicaciones de estaconfiguración es para aislar la carga
de los potenciometros usados como divisores de voltaje, ya que esto permite que se comportan
linealmente.
2.
Comparador de Voltaje
En la figura 3 se muestra un AO con señales de voltaje aplicadas en las entradas inversora y no
inversora, en una configuración de lazo abierto.
+v
va
vb
-
vo
+
-v
Figura 3 - Comparador de Voltaje
En este caso, el AO se satura debidoa la alta ganancia Av y la salida vo será
½
+v si vb > va
vo =
−v si vb < va
Una aplicación de esta configuración es el diseño de controladores de dos posiciones.
(4)
3
José Luis Rodríguez, Ph.D., Agosto del 2004
3.
Amplificador no inversor
En la figura 3 se muestra
R1
Rf
i1
va
vi
-
i2
vo
+
Figura 4 - Amplificador no inversor
La configuración no inversora en la cual la ganancia devoltaje de circuito puede fijarse dentro
de ciertos límites con los resistores R1 y Rf .
Aplicando las propiedades de los AO:
vo = Av (vi − va )
(5)
Por la alta impedancia de entrada del AO puede decirse que va ≈ vi y que no fluye corriente
hacia el AO; por lo tanto, aplicando las leyes de Kirchhoff:
i1 = i2
(6)
va − 0
vo − va
=
R1
Rf
(7)
Rf
va + va
R1
¶
µ
Rf + R1
vo =
vi
R1
(8)
vo =
4.(9)
Amplificador Inversor
Conectado v in a la entrada inversora se obtiene un AO inversor como se muestra en la figura 4.
vi
R1
i1
Rf
va
vb
-
i2
vo
+
Figura 5 - Amplificador inversor
Aplicando las propiedades de los AO:
vo = Av (vb − va )
(10)
4
José Luis Rodríguez, Ph.D., Agosto del 2004
Por la alta impedancia de entrada del AO puede decirse que va ≈ vb = 0 y que no fluye corrientehacia el AO; por lo tanto, aplicando las leyes de Kirchhoff:
i1 = i2
(11)
va − vi
vo − va
=
R1
Rf
(12)
vo = −
5.
Rf
vi
R1
(13)
Amplificador con Entrada Diferencial
Para considerar este montaje considérese la figura 5.
v2
R 12
R 22
i 12
i1 1
va
-
vb
+
i2 2
vo
i2 1
v1
R 11
R 21
Figura 6 - Amplificador con entrada diferencial
Aplicando las propiedades de los AO: vo = Av (vb − va...
José Luis Rodríguez, Ph.D., Agosto del 2004
Amplificadores Operacionales
Un Amplificador Operacional (AO) es un amplificador modular de multietapas con una entrada
diferencial que se aproxima mucho en sus características a un “ amplificador ideal” . Las propiedades
asociadas con el amplificador ideal son:
Ganancia infinita de voltaje (Av → ∞)
Impedancia de entrada infinita (Zin → ∞)Impedancia de salida cero ( Zout → 0)
v0 = 0 cuando va = vb
Ancho de banda infinito ( no hay atraso de la señal a través del amplificador)
En la práctica, ninguna de estas propiedades puede lograrse, pero ellas son bastante aproximadas.
En la Figura 1 se muestra la representación de un AO indicando los terminales externos que
normalmente presenta.
e n tra d a
in ve rso ra
e n tra d a n o
in ve rso ra
+v-
sa lid a
+
-v
co m p e n sa ció n
Figura 1 - Terminales de un amplificador operacional
En esta figura +V y −V son las marcas de los terminales para la fuente de potencia. Los
terminales de compensación de frecuencia se usan para prevenir oscilaciones del circuito del AO.
El nombre de entrada inversora surge porque si la entrada no inversora se pone a tierra y si se
aplica una señal a laentrada inversora, la salida estará desfasada 180o con respecto a la entrada.
1.
Seguidor de Voltaje
En la figura 2 se muestra un AO que con la salida realimentada directamente a la entrada
inversora constituye lo que se denomina un seguidor de voltaje (la salida es igual a la entrada).
2
José Luis Rodríguez, Ph.D., Agosto del 2004
vi
vo
+
Figura 2 - Seguidor de Voltaje
Esto se demuestraaplicando las leyes de Kirchhoff:
Se ve que
Como Av → ∞, entonces
vo = Av (vi − vo )
(1)
µ
¶
1
vi = vo 1 +
Av
(2)
vo ≈ vi
(3)
El único camino a tierra para el voltaje de entrada es a través de la alta resistencia de entrada
del amplificador, de modo que el seguidor de voltaje hace una buena etapa de aislamiento entre la
fuente de voltaje y la carga. Una de las aplicaciones de estaconfiguración es para aislar la carga
de los potenciometros usados como divisores de voltaje, ya que esto permite que se comportan
linealmente.
2.
Comparador de Voltaje
En la figura 3 se muestra un AO con señales de voltaje aplicadas en las entradas inversora y no
inversora, en una configuración de lazo abierto.
+v
va
vb
-
vo
+
-v
Figura 3 - Comparador de Voltaje
En este caso, el AO se satura debidoa la alta ganancia Av y la salida vo será
½
+v si vb > va
vo =
−v si vb < va
Una aplicación de esta configuración es el diseño de controladores de dos posiciones.
(4)
3
José Luis Rodríguez, Ph.D., Agosto del 2004
3.
Amplificador no inversor
En la figura 3 se muestra
R1
Rf
i1
va
vi
-
i2
vo
+
Figura 4 - Amplificador no inversor
La configuración no inversora en la cual la ganancia devoltaje de circuito puede fijarse dentro
de ciertos límites con los resistores R1 y Rf .
Aplicando las propiedades de los AO:
vo = Av (vi − va )
(5)
Por la alta impedancia de entrada del AO puede decirse que va ≈ vi y que no fluye corriente
hacia el AO; por lo tanto, aplicando las leyes de Kirchhoff:
i1 = i2
(6)
va − 0
vo − va
=
R1
Rf
(7)
Rf
va + va
R1
¶
µ
Rf + R1
vo =
vi
R1
(8)
vo =
4.(9)
Amplificador Inversor
Conectado v in a la entrada inversora se obtiene un AO inversor como se muestra en la figura 4.
vi
R1
i1
Rf
va
vb
-
i2
vo
+
Figura 5 - Amplificador inversor
Aplicando las propiedades de los AO:
vo = Av (vb − va )
(10)
4
José Luis Rodríguez, Ph.D., Agosto del 2004
Por la alta impedancia de entrada del AO puede decirse que va ≈ vb = 0 y que no fluye corrientehacia el AO; por lo tanto, aplicando las leyes de Kirchhoff:
i1 = i2
(11)
va − vi
vo − va
=
R1
Rf
(12)
vo = −
5.
Rf
vi
R1
(13)
Amplificador con Entrada Diferencial
Para considerar este montaje considérese la figura 5.
v2
R 12
R 22
i 12
i1 1
va
-
vb
+
i2 2
vo
i2 1
v1
R 11
R 21
Figura 6 - Amplificador con entrada diferencial
Aplicando las propiedades de los AO: vo = Av (vb − va...
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