Amplificadores operacionales

Amplificadores operacionales

Los Amplificadores Operacionales ( OA) son actualmente los Circuitos Integrados ( C I)que pueden realizar un sinnúmeros de operaciones electrónica en forma simple y de bajo costo. Es decir dentro de los circuitos análoga son los mas utilizados, por su versatibilidad

Existen diferentes OA de acuerdoa sus características de trabajo .EL precursor de los O A es el 741 , el cuál no tubo competidores en su época y actualmente.
Los amplificadores basados en la tecnología CMOS ,han surgido como parte de los circuitos de mayor complejidad ,aunque sus características eléctricas no pueden competir con la tecnología de los transistores bipolares.
Su campo de aplicación es más restrictivo perosu estructura sencilla y su relativa baja área de ocupación les hacen idóneos en aplicaciones donde no se necesitan altas prestaciones como son los circuito de capacidad cnmutadas (switched-capacitor ) . Combinando las ventajas de los dispositivos CMOS y bipolares, La tecnología Bi- CMOS permite el diseño de excelentes OAs
Los Oas integrados están constituidos por muy diversas y complejasconfiguraciones que dependen de sus prestaciones y de la habilidad del diseñador a la hora de combinarlas.







+
Vp

Vn _ Vo



Etapa Etapa Etapa
diferencial intermedia Adaptador salida

Figura 1

Tradicionalmente los OA están formados por cuatro bloques bien diferentes conectados en cascada . Estos bloques están polarizados con fuentes de corrientes,circuitos estabilizadores, adaptadores y desplazadores de nivel . La figura 1 muestra los bloques de CI del AO. La etapa diferencial tiene dos entrada ( inversora y no inversora ) su relación de rechazo en modo común es muy alto, las señales van directamente acopladas a las entradas. El amplificador intermedio proporciona la ganancia de tensión suplementaria. Suele ser un circuito emisor común concarga activa y está acoplada al amplificador diferencial por medio de seguidor de emisor de muy alta impedancia de entrada para minimizar su efecto carga. El adaptador permite acoplar la etapa intermedia con la etapa de salida que generalmente es un clase AB
El AO es un amplificador de extraordinaria ganancia ( por ejemplo el 741 tiene 200000 y el OP-77 de 12000000 )
Aunque no se indicaexplícitamente los AO son polarizados con tensiones simétricas de valor -+ Vcc, reciente existe en el mercado AO de polarización simple (single suply ). La figura 2 muestra como se el símbolo de el AO.






_

Vn +
Vp
Vo



Figura 2
Las entradas, identificadas por signo positivos y negativos, son denominadas entradas invertidas y no invertidas. Si denominamos Vp y Vn a las tensionesaplicadas a la entrada de un AO, se define la tensión de entrada en modo diferencial ( Vd ) y modo común ( Vc ) como :

Vd = Vp- Vn Vc = Vp + Vn
2

La tensión de salida se expresa como : Vo = Ad Vd + Ac Vc

La Ad se le denomina ganancia en modo diferencial, viene reflejada en las hojas de características de AO como LargeSignal Voltaje o Open Loop Gain . La Ac ganancia en modo común no se indica directamente, sino a través del parámetro de relación de rechazo en modo común CRM ( Común-Mode Rejection Ratio) definido como


CMRR = Ad / Ac o CMRR (dB) = 20 log Ad
Ac

El μA 741 tiene un CRM típico de 90 dB. Considerando las ecuaciones anteriores y sustituyendo setiene :


Vo = Ad Vd ( 1+ 1/ CMRR (Vc/Vd))

El Amplificador Operacional Ideal

In = 0
_
Vn
Vo
Vp +
Ip = 0


Fig # 3 AO ideal


1) Resistencia de entrada infinita
2) Resistencia de salida 0
3) Ganancia de tensión en modo diferencial infinito
4) Ganancia de tensión de modo común CRM infinito
5) Corrientes...