opam
Páginas: 8 (1922 palabras)
Publicado: 7 de abril de 2013
Amp. Operacionales/Transconductancia
Modelos
El amplificador operacional ideal es un dispositivo que tiene una entrada diferencial
y una única salida con ganancia en tensión infinita, impedancia de entrada infinita e
impedancia de salida nula.
El amplificador de transconductancia es un dispositivo con entrada diferencial y una
única salida con transconductancia finita gm, impedancia deentrada infinita e
impedancia de salida infinita
v1
v2
v1
-
v2
+
v
+
gm
iout
o
iout
v o = A( v2 - v 1)
A=∞
Ri = ∞
-
v1
-
v2
v
+
gmv
Ro = 0
Un modelo mas aproximado en el amplificador operacional tiene en cuenta los valores
finitos de la ganancia en tensión, la impedancia de entrada y la impedancia de salida.
En el amplificador detransconductancia un modelo mas aproximado incluye la
capacidad de entrada y la admitancia de salida y mantiene el modelo anterior.
v1
v1
v2
Ro
+
+
gm
iout
vo
Ri
v2
A(v2-v1)
iout
v1
Cin
v2
A»1
v
+
gmv
Ri » 1
Ro « 1
Grupo de Ingeniería Microelectrónica
Departamento Tecnología Electrónica,
Ingeniería de Sistemas y Automática
Mayogout
Amplificador Inversor
Un amplificador realimentado negativamente actua como amplificador inversor como
se muestra en la figura.
Un amplificador de transconductancia actúa como amplfiicador inversor, sin emplear
realimentación externa
R
R
if
f
vin
s
-
-
v
+ is
s
+
+
vi
+
v
v s = R s is
vout
RL
+
o
a) Características idealizadas
vi ≈ 0→
gm
A vf
v o = −Rf if
is = if
R
=- f
Rs
Av =
v out
= - gmR L
v in
Zi = Rs
Zi = ∞
Zo = 0
Zout = RL
b) Influencia de la ganancia finita de tensión A en los amplificadores de tensión
v
v o = − Av i → vi = − o
A
i s = vs - v i
Rs
i f = vi - vo
Rf
is = if
v s - v i = vi - vo
Rs
Rf
v o = - Rf (v s - v i) + vi = - Rf v s + Rf + Rs vi = - Rf vs - Rf + Rs v o
Rs
Rs
Rs
Rs
Rs A
ARs
1
1
Avf = - Rf
= - Rf
= - Rf
Rs Rf + Rs + A Rs
Rs 1 + Rf + Rs
Rs 1 + 1
βA
ARs
Grupo de Ingeniería Microelectrónica
Departamento Tecnología Electrónica,
Ingeniería de Sistemas y Automática
β=
Rs
Rs + Rf
Mayo
Amplificador no inversor
Es fácil realizar un amplificador no-inversor basado en un amplificador operacional.
a) Siconsideramos el modelo ideal del amplificador operacional tenemos, en el
circuito de la figura
is
if
R
R
2
1
vin
+
vi
+
v
R
-
gm
+
RL
+
v
o
s
vout
s
v i ≈ 0 → i = − vs
s
R2
if =
vs − v o
R1
is = if
vo vs vs
=
+
R1 R 1 R 2
A vf = 1 +
R1
R2
Zi = ∞
Av =
v out
= gm R L
v in
Zi = ∞
Zout = RL
Zout =0
b) Siconsideramos la influencia de la ganancia finita del amplificador operacional en
el amplificador operacional de tensión
vo [ R2 + 1 ] = vo AR2 + R1 + R2 = vs
R1 + R2 A
A( R1 + R2 )
v s + v i = vo R2
R1 + R2
1 + R1
A(R1 + R2)
R2 = (1 + R1 )
1
Avf =
vo
vi = −
AR2 + R2 + R1 1 + R1
R2 1 + 1
A
βA
R2
R2
β=
R1 + R2
Grupo de Ingeniería Microelectrónica
Departamento TecnologíaElectrónica,
Ingeniería de Sistemas y Automática
Mayo
Sumador inversor
Es fácil extender las aplicaciones del amplificador operacional y del amplificador de
transconductancia para que realicen la suma de varias señales o funciones analógicas
iniciando así una de las primeras operaciones del cálculo analógico
Rf
i1
R1
v1
if
v1
v2
v3
i2
-
R2
vi
i3
gm
+
-is
-
+
vo+
v2
-
R3
+
+
gm
gm
El amplificador operacional es ideal
i1 = v1
R1
i f = i1 + i 2 + i 3
i2 = v2
R2
i f = - vo
Rf
is = i out1 + iout 2
v out =
i3 = v3
R3
is
−1
=
(g m1v1 + g m 2 v 2 )
g m3 g m 3
Por consiguiente
v o = - Rf v1 - Rf v 2 - Rf v 3
R1
R2
R3
Asimismo
Z of = 0
Z if1 = R 1
Z if2 = R2
Z if3 = R3...
Modelos
El amplificador operacional ideal es un dispositivo que tiene una entrada diferencial
y una única salida con ganancia en tensión infinita, impedancia de entrada infinita e
impedancia de salida nula.
El amplificador de transconductancia es un dispositivo con entrada diferencial y una
única salida con transconductancia finita gm, impedancia deentrada infinita e
impedancia de salida infinita
v1
v2
v1
-
v2
+
v
+
gm
iout
o
iout
v o = A( v2 - v 1)
A=∞
Ri = ∞
-
v1
-
v2
v
+
gmv
Ro = 0
Un modelo mas aproximado en el amplificador operacional tiene en cuenta los valores
finitos de la ganancia en tensión, la impedancia de entrada y la impedancia de salida.
En el amplificador detransconductancia un modelo mas aproximado incluye la
capacidad de entrada y la admitancia de salida y mantiene el modelo anterior.
v1
v1
v2
Ro
+
+
gm
iout
vo
Ri
v2
A(v2-v1)
iout
v1
Cin
v2
A»1
v
+
gmv
Ri » 1
Ro « 1
Grupo de Ingeniería Microelectrónica
Departamento Tecnología Electrónica,
Ingeniería de Sistemas y Automática
Mayogout
Amplificador Inversor
Un amplificador realimentado negativamente actua como amplificador inversor como
se muestra en la figura.
Un amplificador de transconductancia actúa como amplfiicador inversor, sin emplear
realimentación externa
R
R
if
f
vin
s
-
-
v
+ is
s
+
+
vi
+
v
v s = R s is
vout
RL
+
o
a) Características idealizadas
vi ≈ 0→
gm
A vf
v o = −Rf if
is = if
R
=- f
Rs
Av =
v out
= - gmR L
v in
Zi = Rs
Zi = ∞
Zo = 0
Zout = RL
b) Influencia de la ganancia finita de tensión A en los amplificadores de tensión
v
v o = − Av i → vi = − o
A
i s = vs - v i
Rs
i f = vi - vo
Rf
is = if
v s - v i = vi - vo
Rs
Rf
v o = - Rf (v s - v i) + vi = - Rf v s + Rf + Rs vi = - Rf vs - Rf + Rs v o
Rs
Rs
Rs
Rs
Rs A
ARs
1
1
Avf = - Rf
= - Rf
= - Rf
Rs Rf + Rs + A Rs
Rs 1 + Rf + Rs
Rs 1 + 1
βA
ARs
Grupo de Ingeniería Microelectrónica
Departamento Tecnología Electrónica,
Ingeniería de Sistemas y Automática
β=
Rs
Rs + Rf
Mayo
Amplificador no inversor
Es fácil realizar un amplificador no-inversor basado en un amplificador operacional.
a) Siconsideramos el modelo ideal del amplificador operacional tenemos, en el
circuito de la figura
is
if
R
R
2
1
vin
+
vi
+
v
R
-
gm
+
RL
+
v
o
s
vout
s
v i ≈ 0 → i = − vs
s
R2
if =
vs − v o
R1
is = if
vo vs vs
=
+
R1 R 1 R 2
A vf = 1 +
R1
R2
Zi = ∞
Av =
v out
= gm R L
v in
Zi = ∞
Zout = RL
Zout =0
b) Siconsideramos la influencia de la ganancia finita del amplificador operacional en
el amplificador operacional de tensión
vo [ R2 + 1 ] = vo AR2 + R1 + R2 = vs
R1 + R2 A
A( R1 + R2 )
v s + v i = vo R2
R1 + R2
1 + R1
A(R1 + R2)
R2 = (1 + R1 )
1
Avf =
vo
vi = −
AR2 + R2 + R1 1 + R1
R2 1 + 1
A
βA
R2
R2
β=
R1 + R2
Grupo de Ingeniería Microelectrónica
Departamento TecnologíaElectrónica,
Ingeniería de Sistemas y Automática
Mayo
Sumador inversor
Es fácil extender las aplicaciones del amplificador operacional y del amplificador de
transconductancia para que realicen la suma de varias señales o funciones analógicas
iniciando así una de las primeras operaciones del cálculo analógico
Rf
i1
R1
v1
if
v1
v2
v3
i2
-
R2
vi
i3
gm
+
-is
-
+
vo+
v2
-
R3
+
+
gm
gm
El amplificador operacional es ideal
i1 = v1
R1
i f = i1 + i 2 + i 3
i2 = v2
R2
i f = - vo
Rf
is = i out1 + iout 2
v out =
i3 = v3
R3
is
−1
=
(g m1v1 + g m 2 v 2 )
g m3 g m 3
Por consiguiente
v o = - Rf v1 - Rf v 2 - Rf v 3
R1
R2
R3
Asimismo
Z of = 0
Z if1 = R 1
Z if2 = R2
Z if3 = R3...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.