Amplificadores Operacionales
Páginas: 26 (6477 palabras)
Publicado: 24 de enero de 2013
AMPLIFICADORES OPERACIONALES
En 1965, la compañía Fairchild Semiconductor introdujo en el mercado el (A709, el primer amplificador operacional monolítico ampliamente usado. Aunque muy exitosa, esta primera generación de amplificadores operacionales tenía muchas desventajas. Esto condujo a diseñar un amplificador operacional mejorado, el mA741. Debido a que es muy barato y sencillo deusar, el mA741 ha tenido un enorme éxito. Otros diseños de 741 han aparecido a partir de entonces en el mercado tales como el que produce Motorola MC1741, National Semiconductor el Lm741 y Texas Instruments el SN72741. Todos esos amplificadores operacionales monolíticos son equivalentes al mA741, ya que muestran las mismas especificaciones en sus hojas de datos. Para simplificar el nombre lamayoría de la gente ha evitado los prefijos y a este amplificador operacional de gran uso lo llama simplemente 741.
El 741 se ha convertido en norma industrial. En general, se recomienda utilizarlo en los primeros diseños. En aquellos casos en que no se puedan satisfacer las especificaciones de diseño con el 741, opte por otro amplificador operacional.
Así mismo, el 741 tiene diferentesversiones numeradas 741, 741ª, 741C, 741E, 741N y así sucesivamente. Difieren en su ganancia de voltaje, intervalo de temperatura, nivel de ruido y otras características. El 741C (la C indica el nivel comercial) es el más barato y el que más se usa. Tiene una impedancia de entrada de 2 M(, una ganancia de voltaje de 100,000 y una impedancia de salida de 75(.
Diagrama esquemático del 741En la figura 1, se muestra un diagrama esquemático simplificado del 741. Este circuito es equivalente al del 741 y de otros amplificadores operacionales posteriores. No es necesario entender en detalle el diseño, pero se debe tener una idea general de cómo funciona. Con esto en mente, su funcionamiento es el siguiente:
La etapa de entrada es un amplificador diferencial utilizandotransistores pnp (Q1 y Q2). Como se sabe, el resistor de cola. R2 y Q13 controlan la polarización de Q14, que produce la corriente de cola del amplificador diferencial. En vez de utilizar un resistor ordinario como resistor del colector del amplificador diferencial, el 741 tiene un resistor de carga activo. Esta carga activa, Q4, actúa como una fuente de corriente con una impedancia extremadamentealta. Por esto, la ganancia de voltaje del amplificador diferencial es mucho mayor que antes.
La señal amplificada del amplificador diferencial excita la base de Q5 a Q6. Los diodos Q7 y Q8 forman parte de la polarización de la etapa final, la cual es un emisor seguidor en contrafase clase B(Q9 y Q10). Debido a la alimentación doble (iguales voltajes positivo y negativo), el voltaje desalida estable es 0 V idealmente cuando el voltaje de entrada es cero. Cualquier desviación de 0 V se denomina voltaje de desajuste de la salida. Cuando existe un voltaje de entrada, Ven, con la polaridad mostrada, el voltaje de salida, Vsal, es positivo.
Si Ven tiene una polaridad opuesta a la mostrada en la figura 1, Vsal es negativo. Idealmente, Vsal puede ser tan positivo como +Vcc ytan negativo como –VEE antes de que ocurra un recorte. Como una segunda aproximación, la excursión de la salida está dentro de 1 y 2 V de cada voltaje de alimentación debido a la caída de voltaje dentro del 741.
En la figura 1, se ofrecen dos ejemplos de carga activa (se usan transistores en vez de resistores como cargas). Primero, hay una carga activa, Q4, en el amplificador diferencial.Segundo, hay otra carga activa, Q11, en la etapa excitadora EC. Puesto que las
fuentes de corrientes tienen impedancias altas, las cargas activas producen ganancias de voltaje mucho más altas de lo que es posible con resistores. Estas cargas activas producen una ganancia de voltaje generalmente de 100.000 en el 741.
Las cargas activas son muy populares en los circuitos integrados porque es...
En 1965, la compañía Fairchild Semiconductor introdujo en el mercado el (A709, el primer amplificador operacional monolítico ampliamente usado. Aunque muy exitosa, esta primera generación de amplificadores operacionales tenía muchas desventajas. Esto condujo a diseñar un amplificador operacional mejorado, el mA741. Debido a que es muy barato y sencillo deusar, el mA741 ha tenido un enorme éxito. Otros diseños de 741 han aparecido a partir de entonces en el mercado tales como el que produce Motorola MC1741, National Semiconductor el Lm741 y Texas Instruments el SN72741. Todos esos amplificadores operacionales monolíticos son equivalentes al mA741, ya que muestran las mismas especificaciones en sus hojas de datos. Para simplificar el nombre lamayoría de la gente ha evitado los prefijos y a este amplificador operacional de gran uso lo llama simplemente 741.
El 741 se ha convertido en norma industrial. En general, se recomienda utilizarlo en los primeros diseños. En aquellos casos en que no se puedan satisfacer las especificaciones de diseño con el 741, opte por otro amplificador operacional.
Así mismo, el 741 tiene diferentesversiones numeradas 741, 741ª, 741C, 741E, 741N y así sucesivamente. Difieren en su ganancia de voltaje, intervalo de temperatura, nivel de ruido y otras características. El 741C (la C indica el nivel comercial) es el más barato y el que más se usa. Tiene una impedancia de entrada de 2 M(, una ganancia de voltaje de 100,000 y una impedancia de salida de 75(.
Diagrama esquemático del 741En la figura 1, se muestra un diagrama esquemático simplificado del 741. Este circuito es equivalente al del 741 y de otros amplificadores operacionales posteriores. No es necesario entender en detalle el diseño, pero se debe tener una idea general de cómo funciona. Con esto en mente, su funcionamiento es el siguiente:
La etapa de entrada es un amplificador diferencial utilizandotransistores pnp (Q1 y Q2). Como se sabe, el resistor de cola. R2 y Q13 controlan la polarización de Q14, que produce la corriente de cola del amplificador diferencial. En vez de utilizar un resistor ordinario como resistor del colector del amplificador diferencial, el 741 tiene un resistor de carga activo. Esta carga activa, Q4, actúa como una fuente de corriente con una impedancia extremadamentealta. Por esto, la ganancia de voltaje del amplificador diferencial es mucho mayor que antes.
La señal amplificada del amplificador diferencial excita la base de Q5 a Q6. Los diodos Q7 y Q8 forman parte de la polarización de la etapa final, la cual es un emisor seguidor en contrafase clase B(Q9 y Q10). Debido a la alimentación doble (iguales voltajes positivo y negativo), el voltaje desalida estable es 0 V idealmente cuando el voltaje de entrada es cero. Cualquier desviación de 0 V se denomina voltaje de desajuste de la salida. Cuando existe un voltaje de entrada, Ven, con la polaridad mostrada, el voltaje de salida, Vsal, es positivo.
Si Ven tiene una polaridad opuesta a la mostrada en la figura 1, Vsal es negativo. Idealmente, Vsal puede ser tan positivo como +Vcc ytan negativo como –VEE antes de que ocurra un recorte. Como una segunda aproximación, la excursión de la salida está dentro de 1 y 2 V de cada voltaje de alimentación debido a la caída de voltaje dentro del 741.
En la figura 1, se ofrecen dos ejemplos de carga activa (se usan transistores en vez de resistores como cargas). Primero, hay una carga activa, Q4, en el amplificador diferencial.Segundo, hay otra carga activa, Q11, en la etapa excitadora EC. Puesto que las
fuentes de corrientes tienen impedancias altas, las cargas activas producen ganancias de voltaje mucho más altas de lo que es posible con resistores. Estas cargas activas producen una ganancia de voltaje generalmente de 100.000 en el 741.
Las cargas activas son muy populares en los circuitos integrados porque es...
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