amplificadores operacionales


amplificadores operacionales
Electrónica Analógica


















AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Se trata de un dispositivo electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):
Vout = G· (V+ − V−) el más conocido y comúnmente aplicado es elUA741 o LM741.
El objeto de un amplificador electrónico, es elevar el valor de la tensión, corriente o potencia de una señal variable en el tiempo, procurando mantenerla lo más fiel posible.
El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como laimpedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero.

CARACTERISTICAS
 Las características del AO ideal son:
   
Ganancia de tensión en lazo abierto (A0) infinita.
Impedancia de entrada (Ze) infinita.
Impedancia de salida (Zs) cero.
El A.O. es un dispositivo amplificador cuyas características de funcionamiento se aproximan a las de un amplificador ideal:ganancia infinita, salida nula en ausencia de la señal de entrada, impedancia de entrada infinita, impedancia de salida cero, ancho de banda infinito y tiempo de subida nulo.
Las características de un A.O. real difieren de las propias de un A.O. ideal. No obstante, un A.O. típico está caracterizado por las siguientes propiedades sustancialmente aceptables: elevada ganancia en tensión, alta impedancia deentrada, ancho de banda amplio (partiendo desde c.c.), baja tensión de offset, mínima distorsión, nivel de ruido reducido, etc.







PARAMETROS
Los parámetros que caracterizan a un amplificador son los siguientes:


Dónde:
A = ganancia del amplificador.
Ve = tensión de entrada. 
ie = Intensidad de entrada. 
Ze = Impedancia de entrada.
Vs = tensión de salida.
is = Intensidad desalida.
Zs = Impedancia de salida.
La ganancia (A), es la relación entre la salida y la entrada. Se puede distinguir entre ganancia de tensión, corriente y potencia.
Av = Vs/Ve ganancia de tensión.
AI = is/ie ganancia de corriente.
Ap = Ps/Pe = Av.AI ganancia de potencia.

SIMBOLOS


TERMINALES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES
El símbolo de un amplificador es el mostrado en lasiguiente figura:

Los terminales son:
V+: entrada no inversora
V-: entrada inversora
VOUT: salida
VS+: alimentación positiva
VS-: alimentación negativa
Los terminales de alimentación pueden recibir diferentes nombres, por ejemplos en los A.O. basados en FET VDD y VSS respectivamente. Para los basados en BJT son VCC y VEE.

ETAPAS INTERNAS DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Los diseños varíanentre cada fabricante y cada producto, pero todos los A.O. tienen básicamente la misma estructura interna, que consiste en tres etapas:
Amplificador diferencial: es la etapa de entrada que proporciona una baja amplificación del ruido y gran impedancia de entrada. Suelen tener una salida diferencial.
Amplificador de tensión: proporciona una ganancia de tensión.
Amplificador de salida: proporcionala capacidad de suministrar la corriente necesaria, tiene una baja impedancia de salida y, usualmente, protección frente a cortocircuitos.
Etapa de entrada o Amplificador diferencial
El amplificador diferencial formado por los cuatro transistores Q1-Q4 controlan un espejo de corriente como carga activa formada por los tres transistores Q5-Q7 (Q6 es la verdadera carga activa). Q7 aumenta laprecisión del espejo al disminuir la fracción de corriente de señal tomada de Q3 para controlar las bases de Q5 y Q6. Esta configuración ofrece una conversión de diferencial a asimétrica de la siguiente forma:
La señal de corriente por Q3 es la entrada del espejo de corriente mientras que su salida (el colector de Q6) se conecta al colector de Q4. Aquí las señales de corriente de Q3 y Q4 se suman....