Opamp

Amplificadores operacionales. Los amplificadores operacionales, también conocidos como amp ops, se usan con frecuencia para amplificar las señales de los circuitos Los amp ops también se usan con frecuencia en los filtros que sirven para compensación. La figura 5-43 muestra un amp op. Es una práctica común seleccionar la tierra y medir los voltajes de entrada y en relación con ella. La entradahacia como 0 la terminal negativa del amplificador está invertida y la entrada hacia la terminal positiva no lo está. Por consiguiente, la entrada total al amplificador se convierte en De este modo, para el circuito de la figura 5-54, tenemos que, = =

en donde las entradas y pueden ser señales de cd o ca y K es la ganancia diferencial o para las la ganancia de voltaje. La magnitud de K es,aproximadamente de de cd y señales de ca tienen frecuencias menores que unos 10 Hz. (La ganancia diferencial disminuye con la frecuencia de la señal y se estabiliza alrededor de la unidad para frecuencias de 1 Mhz 50 Mhz.) Observe que el amp op amplifica la diferencia entre los voltajes y Tal amplificador se denomina amplificador diferencial. Dado que la ganancia del amp op es muy alta, es necesariotener una realimentación negativa de la salida hacia la entrada para hacer estable el amplificador. (La realimentación se lleva a cabo de la salida hacia la entrada inversora para que la realimentación sea negativa.) En el amp op ideal no fluyen corrientes en las terminales de entrada y el voltaje de salida no se ve afectado por la carga conectada a la terminal de salida. En otras palabras, laimpedancia de entrada es infinita y la impedancia de salida es cero. En un amp op real, fluye una corriente muy pequeña (casi insignificante) hacia una terminal de entrada y la salida no que se hace aquí, suponemos que los amp ops son ideales. se carga demasiado. En el Amplificador inversor. Considere el amplificador operacional de la figura Obtengamos el voltaje de salida

0

0

Amplificadorinversor.

5-8

Controladores electrónicos

263

La ecuación para este circuito se obtiene del modo siguiente: e’
1

e debe

Dado que sólo fluye una corriente insignificante hacia el amplificador, la corriente Por tanto ser igual a la corriente e’ Dado que e’) = y 1, e’ debe ser casi cero, o e’ 0. Por tanto, tenemos que

o bien
=

De esta manera el circuito que se muestra es unamplificador inversor. Si cuito amp op mostrado funciona como un inversor de signo.

=

el cir-

La figura muestra un amplificador no inversor. Amplificador no contiene un circuito equivalente a este último. Para el circuito de la figura La figura tenemos que

en donde obtenemos

es la ganancia diferencial del amplificador. A partir de esta última ecuación,

Dado que K

1, si

+
=entonces,.

1

Esta ecuación obtiene el voltaje de salida Dado que es no inversor. circuito amp op de la figura

y

tienen los mismos signos, el

0

Figura (a) Amplificador operacional no inversor; (b) circuito equivalente.

0

0

264

Capítulo 5

Acciones

de control y respuesta de sistemas de control

EJEMPLO 5-3

La figura la salida Definamos

muestra un circuitoeléctrico que contiene un amplificador operacional. Obtenga

e’
2

.

dt

Considerando que el flujo de la corriente hacia el amplificador es insignificante, tenemos que
= +

Por tanto,
e’ +

dt Dado que e’ 0, tenemos que

Calculando la transformada de cial cero, tenemos que

de esta última ecuación, y suponiendo una condición ini+1

lo cual puede escribirse = +1

El circuitocon amp op de la figura es un circuito de retraso de primer orden. (La tabla 5-1 muestra varios otros circuitos que contienen amp ops junto con sus funciones de transferencia.)

Enfoque de

para obtener funciones de transferencia.

Considere el

circuito con amp op de la figura 547. En forma similar al caso de los circuitos que analizamos antes, el enfoque de se aplica a los circuitos...