Amplificadores Poeracionals

Temario
Tema 1. Amplificación 2. Realimentación 3. Amplificador operacional (AO) y sus etapas lineales 4. Comparadores y generadores de onda 5. El amplificador operacional real 6. Fuentes de alimentación Horas totales: Teo. 2h 2.5h 7h 7h 3h 3.5h 25 Pro. 1h 1.5h 4h 4h 2h 1.5h 14

Tema 5. El amplificador operacional real
q q

Introducción: UA741 vs Amplificador ideal (Av Ri, Ro, BW) Erroresasociados a la entrada del amplificador
t t t t Impedancia de entrada. Corrientes por las entradas. Tensión de offset (VIO) Rechazo al modo común (CMRR) y a la alimentación (PSRR) Slew rate Ancho de banda y tiempo de respuesta Error de ganancia Limitación de intensidad de salida:(IO)máx Distorsión de cruce por cero y Ro Manejo de cargas capacitivas

q

Errores asociados a la salida delamplificador
t t t t t t

q Universidad de Zaragoza, IEC. J. I. Artigas y A. Sanz El amplificador operacional real - 1

Otras no idealidades: Rangos de entradas y salida
J. I. Artigas y A. Sanz El amplificador operacional real - 2

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OBJETIVOS DEL TEMA
q

Introducción
q

Una vez estudiado este tema deberá:
t t t t t Conocer las ventajas e inconvenientes delos AO. Conocer los errores asociados a la entrada del amplificador Conocer los errores asociados a la salida del amplificador Saber corregir los errores asociados a la salida del amplificador. Saber corregir los errores asociados a la entrada del amplificador.

El más común de los amplificadores diferenciales es el amplificador operacional (AO).
Entrada no inversora

+VCC

Salida

q

UnAO ideal verifica las ecuaciones:
− VCC ≤ vO ≤ +VCC

v+ v-

vO -VCC

vO = Av ( v + − v − )
∞
q

Entrada inversora

¿Por qué son útiles los amplificadores operacionales?
t Son muy fáciles de utilizar. t Permiten diseñar bloques analógicos simples y poco sensibles a los componentes. t Permiten realizar bloques complejos con pocos componentes.

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El amplificador operacional real - 3

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El amplificador operacional real - 4

Introducción
q

Amplificador operacional real
q

Modelo simplificado del AO real:
+VCC v+ Ri v-VCC Ro vO
saturación

Vamos a estudiar el uA741:
t AO de propósito general t Hay AO de mejores prestaciones

vO +VCC

saturaciónv+ - vzona lineal

AV ⋅ ( v + − v − )

-VCC

q

Diferencias básicas entre AO ideal y AO real (uA741):
t AO ideal t uA741 AV ∞ 2⋅105 Ri ∞ 2MΩ Ro 0 75Ω BW ∞ 10Hz Salida hasta: alimentaciones ≅2V por debajo de alim.
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uA741 vs. amplificador ideal de tensión

Influencia del BW no infinito
q

El producto de la ganancia por el ancho de banda es constante.
t La frecuencia de transición (fT) es la que corresponde a ganancia unidad.
' AV ⋅ BW = AV ⋅ BW ' = 1 ⋅ f T

q

Los valores MIN, TYP y MAX de los parámetros reflejan la dispersión de fabricación. El AO real se separa del amplificadorideal de tensión:
t La realimentación negativa reduce la influencia de AV, Ri y Ro • mientras la ganancia de la etapa realimentada sea mucho menor que AV. t La realimentación negativa nos aumenta el BW utilizable. Ideal AV Ri Ro BW ∞ ∞ 0 ∞ uA741 ≈ 2⋅105 ≈ 2MΩ ≈ 75Ω ≈ 10Hz
q

q

BW (Hz) 1.000.000 100.000 10.000 1.000 100 10

Av
1,0 10,0 100,0 1.000,0 10.000,0 100.000,0

La ganancia máximade una etapa depende del BW deseado.
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Errores asociados a la entrada del amplificador
q q q q q

Impedancia de entrada

Impedancia de entrada. Corrientes por las entradas. Tensión de offset...