Amplificador opcional

Amplificador Operacional: Configuraciones
Jesús Daniel Argumedo Rocha, Carlos Mario Medina Méndez Grupo 2
jdargumedor@unal.edu.co, carmmedinamen@unal.edu.co

Resumen: En este articulo se buscará informar al lector acerca de la práctica realizada en el laboratorio, implementando Amplificadores operacionales y las distintas configuraciones que pueden ser manejadas con ellos, así como losvalores de salida que esperamos obtener y la tolerancia que puede ser aceptada.

I. INTRODUCCIÓN
Deducimos las ecuaciones para el Op-Amp Inversor:
Figura 1. Amplificador operacional inversor.
Aplicamos L.C.K en el nodo de la entrada inversora:
I1-I--I2=0
Sabemos que en un Op-Amp la corriente por las entradas es 0:
I1=I2
Aplicando ley de Ohm:
Va-VentR1=Vsal-VaR2
Sabemos que en unA.O. el voltaje sobre las entradas es igual y como la entrada No Inversora está a 0 voltios, Va=0V:
-VentR1=VsalR2
-R2R1=VsalVent
Deducimos las ecuaciones para el Op-Amp no Inversor:
Figura 2. Amplificador operacional no inversor.
Aplicamos L.C.K en el nodo b:
I1-I--I2=0
Sabemos que en un Op-Amp la corriente por las entradas es 0:
I1=I2
Aplicando ley de Ohm y teniendo en cuenta que elvoltaje en el nodo b es el mismo voltaje de entrada:
Vent-0R1=Vsal-VentR2
R2R1=VsalVent-VentVent
VsalVent=R2R1+1

El Op. Amp. Sumador es aquella configuración en la cual se puede aumentar o disminuir la tensión de salida proporcionalmente a la suma de las tensiones de entrada.
Figura 3. Amplificador operacional sumador.

Si aplicamos LCK en el supernodo de la entrada inversora tenemos:Ix=Ic+Ib+Ia+I- (1)
Por la alta resistencia interna de entrada del amplificador operacional I-=0 y el voltaje en las entradas es igual, V=0 ya que una está a 0 voltios (aterrizada).
Aplicando Ley de Ohm y sustituyendo en (1), tenemos:
VORx=-VcRc+-VbRb+-VaRa
Simplificando:
Vo=-RxRaVa+RxRbVb+RxRcVc (2)
El Op. Amp restador es aquella configuración en la que se puede aumentar o disminuir latensión de salida proporcionalmente a la diferencia de las tensiones de entrada.

Figura 4. Amplificador operacional restador.
Aplicamos el principio de superposición, primero hacemos V2 = 0, y observamos que la configuración queda igual a la de un Op. Amp Inversor, cuya ecuación ya la conocíamos:
V01=-R2R1V1
Ahora hacemos V1 = 0, y aplicamos LCK en el nodo de la entrada inversora:
I1=I-+I2
I-=0,y aplicando Ley de Ohm:
VAR1=V02-VAR2
Donde VA es el voltaje de las entradas., organizando:
V02=1+R2R1VA (3)
De igual manera, aplicando LCK y luego Ley de Ohm, obtenemos VA:
VA=RbRa+RbV2 (4)
Reemplazando (4) en (3):
V02=1+R2R1RbRa+RbV2
Ahora VO = VO1 + VO2
V0=R2R11+R1R21+RaRb(V2-V1) (5)
Amplificador Operacional Derivador:

Figura 5. Amplificador operacional derivador.Procediendo de la misma manera que el Op. Amp Inversor tenemos:
v0t=-RCdv1(t)dt
Amplificador Operacional Integrador:

Figura 6. Amplificador operacional integrador.
v0t=-1R1(C+R2)0tv1t+V0(0)
II. DESARROLLO DE CONTENIDOS
Para la configuración Inversora escogemos un voltaje de entrada de 2V (está en el rango de 0.7V – 2.3V) y un frecuencia de 1000 Hz, como la ganancia debe ser menor que 10,entonces:
-R2R1=Vsal2v≤10
Es decir que la razón entre las resistencias en teoría debe ser máximo de 10/1 tomando a R2 como la mayor.
Pero las fuentes de alimentación del Op-Amp en el laboratorio son de 9V por lo que no podemos esperar que el voltaje de salida sea mayor a este valor si queremos que el Op-Amp no esté saturado, entonces la razón entre las resistencias cambia, ahora debe ser máximode 9/2 siendo R2 mayor.
En este caso tomamos R1=10KΩ , R2=20KΩ (caso no saturado).
Vo=-4 Sin (ωπ*t) V
Si queremos que el Op-Amp esté saturado podemos cambiar alguna de las dos resistencias (o las dos) haciendo que la razón sea mayor a 9/2.
Tomamos R1=4KΩ Y R2=20KΩ para el caso saturado.
Para la configuración no inversora también escogemos un voltaje de entrada de 2V (está en el rango...