Amplificador operacional
Páginas: 11 (2728 palabras)
Publicado: 8 de septiembre de 2013
Amplificador Operacional
Amplificador de fuente única, capacitor de bloqueo
Cuando se utilizan amplificadores operacionales, se indica que éstos deben de funcionar con dos tipos de tensión: una positiva y otra negativa.
Esto podría no ser un problema si se tiene más de una fuente, pero en equipos portátiles es normal que sólo se utilice una fuente de tensión (como una batería o pila)Para lograrlo se elimina la fuente de tensión negativa y se implementa una división de tensión. Ver que con esta división de tensión se elevó el nivel de tensión que antes era 0 voltios y ahora tiene un valor igual a la mitad del valor de la fuente de alimentación utilizada.
La división de tensión se implementa con dos resistencias R3 y R4 y es aplicada a la entrada no inversora.
Latensión sobre R4 establece la tensión de polarización aplicada a la entrada no inversora y produce un desplazamiento en el nivel de tensión en CC a la salida del amplificador. Ver la siguiente figura.
La tensión de salida será, de esta manera, similar a la salida original con dos fuentes de tensión, pero desplazada en nivel en una cantidad igual a la tensión de polarización (5 voltios si se suponeque R3 = R4).
La tensión de polarización de obtiene con la siguiente fórmula:
Vpolarización = R4 / (R3 + R4) x Vfuente alimentación
La ganancia se obtiene con las fórmulas: Av = - Vo / Vin = - R2 / R1
Condensador / capacitor de bloqueo
Si se agrega un divisor de tensión se estaría entregando a la fuente de la señal de entrada un nivel de corriente continua. Para evitar ésto seincluye en el paso de la señal de entrada un condensador de bloqueo (C) que dejará pasar las señales alternas y detendrá la corriente continua. (a esto se le llama desacoplar la fuente de señal de la entrada)
Nota: Tomar en cuenta que tanto la entrada inversora, como la no inversora están al mismo nivel de tensión y que si se pone un nivel de tensión en CD en la entrada no inversora, tambiénaparecerá en la entrada inversora.
Amplificador Operacional
Ganancia en lazo cerrado (realimentación)
Para poder controlar la ganancia de tensión que tiene un amplificador operacional, se le provee de una realimentación negativa, que hará que este circuito sea mucho más estable. La ganancia es dada por la siguiente fórmula: AV = - Vo / Vin.
El signo menos indica que la señal en lasalida será la opuesta a la entrada (sale invertida, una tensión positiva aplicada a la entrada produce una tensión negativa a la salida).
El valor de la ganancia está dada por: AV = - R2 / R1
Si se modifican los valores de R2 y R1, se modifica la ganancia.
Ejemplo:
Si R2 = 500 Kohmios y R1 = 10 Kohmios, entonces
AV = - Vo / Vin = - R2 / R1 = - 500 / 10 = - 50.
La ganancia será de50 y la señal a la salida estará invertida (signo menos)
Amplificación en CC (amplificador inversor)
Si al amplificador con ganancia de 50 mencionado en el párrafo anterior, se la aplica una señal de 0.1 voltios = 100 mV (milivoltios) en la entrada, la salida será:
Vo = - Av x Vin = - 50 x 0.1V. = - 5 V.
La entrada positiva y salida la salida está ampliada e invertida (negativa).Nota: El gráfico no está a escala
Amplificador Operacional
Inicios, ganancia a lazo abierto
El Amplificador Operacional fue desarrollado para ser utilizado en computadoras analógicas en los inicios de los años 1940. Los primeros Amplificadores Operacionales (Op. Amp.) utilizaban los tubos al vacío, eran de gran tamaño y consumían mucha potencia.
En 1967 la empresa "FairchildSemiconductor" introdujo al mercado el primer amplificador operacional en la forma de un circuito integrado, logrando disminuir su tamaño, consumo de energía y su precio.
Este dispositivo es un amplificador lineal de alto rendimiento, con una gran variedad de usos.
Básicamente el Amp. Op. (Op. Amp.) es un dispositivo amplificador de la diferencia de sus dos entradas, con una alta ganancia,...
Amplificador de fuente única, capacitor de bloqueo
Cuando se utilizan amplificadores operacionales, se indica que éstos deben de funcionar con dos tipos de tensión: una positiva y otra negativa.
Esto podría no ser un problema si se tiene más de una fuente, pero en equipos portátiles es normal que sólo se utilice una fuente de tensión (como una batería o pila)Para lograrlo se elimina la fuente de tensión negativa y se implementa una división de tensión. Ver que con esta división de tensión se elevó el nivel de tensión que antes era 0 voltios y ahora tiene un valor igual a la mitad del valor de la fuente de alimentación utilizada.
La división de tensión se implementa con dos resistencias R3 y R4 y es aplicada a la entrada no inversora.
Latensión sobre R4 establece la tensión de polarización aplicada a la entrada no inversora y produce un desplazamiento en el nivel de tensión en CC a la salida del amplificador. Ver la siguiente figura.
La tensión de salida será, de esta manera, similar a la salida original con dos fuentes de tensión, pero desplazada en nivel en una cantidad igual a la tensión de polarización (5 voltios si se suponeque R3 = R4).
La tensión de polarización de obtiene con la siguiente fórmula:
Vpolarización = R4 / (R3 + R4) x Vfuente alimentación
La ganancia se obtiene con las fórmulas: Av = - Vo / Vin = - R2 / R1
Condensador / capacitor de bloqueo
Si se agrega un divisor de tensión se estaría entregando a la fuente de la señal de entrada un nivel de corriente continua. Para evitar ésto seincluye en el paso de la señal de entrada un condensador de bloqueo (C) que dejará pasar las señales alternas y detendrá la corriente continua. (a esto se le llama desacoplar la fuente de señal de la entrada)
Nota: Tomar en cuenta que tanto la entrada inversora, como la no inversora están al mismo nivel de tensión y que si se pone un nivel de tensión en CD en la entrada no inversora, tambiénaparecerá en la entrada inversora.
Amplificador Operacional
Ganancia en lazo cerrado (realimentación)
Para poder controlar la ganancia de tensión que tiene un amplificador operacional, se le provee de una realimentación negativa, que hará que este circuito sea mucho más estable. La ganancia es dada por la siguiente fórmula: AV = - Vo / Vin.
El signo menos indica que la señal en lasalida será la opuesta a la entrada (sale invertida, una tensión positiva aplicada a la entrada produce una tensión negativa a la salida).
El valor de la ganancia está dada por: AV = - R2 / R1
Si se modifican los valores de R2 y R1, se modifica la ganancia.
Ejemplo:
Si R2 = 500 Kohmios y R1 = 10 Kohmios, entonces
AV = - Vo / Vin = - R2 / R1 = - 500 / 10 = - 50.
La ganancia será de50 y la señal a la salida estará invertida (signo menos)
Amplificación en CC (amplificador inversor)
Si al amplificador con ganancia de 50 mencionado en el párrafo anterior, se la aplica una señal de 0.1 voltios = 100 mV (milivoltios) en la entrada, la salida será:
Vo = - Av x Vin = - 50 x 0.1V. = - 5 V.
La entrada positiva y salida la salida está ampliada e invertida (negativa).Nota: El gráfico no está a escala
Amplificador Operacional
Inicios, ganancia a lazo abierto
El Amplificador Operacional fue desarrollado para ser utilizado en computadoras analógicas en los inicios de los años 1940. Los primeros Amplificadores Operacionales (Op. Amp.) utilizaban los tubos al vacío, eran de gran tamaño y consumían mucha potencia.
En 1967 la empresa "FairchildSemiconductor" introdujo al mercado el primer amplificador operacional en la forma de un circuito integrado, logrando disminuir su tamaño, consumo de energía y su precio.
Este dispositivo es un amplificador lineal de alto rendimiento, con una gran variedad de usos.
Básicamente el Amp. Op. (Op. Amp.) es un dispositivo amplificador de la diferencia de sus dos entradas, con una alta ganancia,...
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