Amplificador operacional

ELECTRÓNICA II. CLASE 1. 25 DE ENERO DE 2010. PROFESOR ALONSO RETAMOSO LLAMAS.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL 1. SÍMBOLO:

VOUT: V+: V-: VCC: -VCC:

TERMINAL DE SALIDA DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL. TERMINAL DE ENTRADA DE SEÑAL NO INVERSORA. TERMINAL DE ENTRADA DE SEÑAL INVERSORA. ENTRADA DE ALIMENTACIÓN POSITIVA DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL. ENTRADA DE ALIMENTACIÓN NEGATIVA DEL AMPLIFICADOROPERACIONAL.

La ecuación que relaciona las entradas de señal con la terminal de salida del amplificador operacional es VOUT = AO × (V+ - V-), donde AO es la ganancia de voltaje interna del dispositivo. Empleando un ejemplo gráfico se mostrará de donde vienen los nombres para las terminales de entrada de señal:

2. CARACTERÍSTICAS IDEALES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL: • • • • Resistencia deentrada muy alta: Resistencia de salida muy baja: Ganancia de voltaje interna muy alta: Ancho de banda muy grande: (∞) (0) (∞) (∞)

3. CIRCUITO EQUIVALENTE DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL:

Ejemplo 1: calcule la salida del amplificador operacional para cada una de las siguientes entradas de señal. Dibuje la función de transferencia (VOUT Vs V+-V-): V+ = 1.0V, V- = 0V, VCC = +15v, -VCC = -15V, AO =1000 VOUT = 1000×(1-0) = 1000V !!! Este resultado sobrepasa los niveles de alimentación del dispositivo (±15v), por lo tanto la salida se satura e idealmente tendría un valor de +15V. V+ = 0V, V- = 1V, VCC = +15v, -VCC = -15V, AO = 1000 VOUT = 1000×(0-1) = - 1000V !!! Este resultado sobrepasa los niveles de alimentación del dispositivo (±15v), por lo tanto la salida se satura e idealmente tendría unvalor de -15V. V+ =1.0V, V- = 1.001V, VCC = +15v, -VCC = -15V, AO = 1000 VOUT = 1000×(1.0-1.001) = - 1V Para diferencias de señal en las entradas muy pequeñas la expresión matemática que relaciona las entradas con la salida funciona.

Ejemplo 2: calcule la salida del amplificador operacional para el circuito que se muestra a continuación:

Cuando solo se analiza señal no se dibujan las líneasde conexión a las fuentes de alimentación del amplificador operacional, tal y como se muestra en la figura del ejemplo. 1 1 1000 0.999

1

Si la ganancia de voltaje del amplificador operacional es muy grande la diferencia entre las señales de entrada debe ser muy pequeña

0

.

Si se hubiera tomado esta deducción en la resolución del ejemplo 2 la salida sería igual a 1V. La diferenciaentre este resultado y el valor real es muy pequeña. El análisis anterior conlleva a la solución de circuitos con amplificadores operacionales empleando el corto virtual en las entradas del mismo. Otro aspecto importante es el hecho de la reducción de la pendiente cuando se emplea un lazo de realimentación entre la salida y la entrada inversora del amplificador operacional. La pendiente de lazoabierto es 1000 mientras que la de lazo cerrado es igual a 1. Esto permite un rango de señales de entrada más amplio a pesar de la pérdida de pendiente.

4. CIRCUITOS CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL EMPLEANDO LAZO DE REALIMENTACIÓN NEGATIVA: Todos los circuitos que se analizarán en este numeral tienen lazo de realimentación negativa. Las consecuencias que acarrea el empleo de este lazo entre otras sonlas siguientes: reducción de la ganancia y agrandamiento del rango de señales de entrada. 4.1 Amplificador no inversor:

Se aplica corto virtual en las entradas del amplificador operacional 0 0 1 1 1

V+ = V-.

Esta relación se mantiene hasta que la salida intente superar los niveles de alimentación del amplificador operacional. A continuación se muestra la función de transferencia delamplificador no inversor con fuentes de alimentación iguales a ±15v.

4.2 Amplificador inversor:

Se aplica corto virtual en las entradas del amplificador operacional y se obtiene lo siguiente: 0 0 0 0

Esta relación se mantiene hasta que la salida intente superar los niveles de alimentación del amplificador operacional. A continuación se muestra la función de transferencia del amplificador...