Analisis De Un Sistema Eléctrico De Segundo Orden Con Amplificadores Operacionales Ideales

INTRODUCCION

El concepto original del AO (amplificador operacional) procede del campo de los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre de amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta,cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados. Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estaban determinadas solo por estos elementos de realimentación. De esta forma, el mismo amplificador era capazde realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al surgimiento de una nueva era en los conceptos de diseñó de circuitos.
En esta primera práctica analizaremos un circuito eléctrico usando un amplificador operacional ideal, con el fin de ver el comportamiento del sistema a través del tiempo usando las leyes para el análisis de circuitos y asíencontrar tanto su función de transferencia como las ecuaciones diferenciales que rigen al sistema. También se simulara con paquetes de simulación (circuit maker) y se montara dicho sistema en el laboratorio (en un protoboard) para ver las respuesta de los estados y las salidas del sistema, y finalmente analizar con todo los datos obtenidos el sistema en estudio.

MARCO TEORICO

Circuitoeléctrico
Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) puedenanalizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

Figura 1
Partes:
* Componente: Un dispositivo con dos o más terminales en el quepuede fluir interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.
* Nodo: Punto de un circuito donde concurren varios conductores distintos. A, B, D, E son nodos. Nótese que C no es considerado como un nodo puesto que es el mismo nodo A al no existir entre ellos diferencia de potencial o tener tensión 0 (VA - VC = 0).
* Rama: Conjunto de todos loselementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, AB por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente.
* Malla: Un grupo de ramas que están unidas en una red y que a su vez forman un lazo.
* Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en energía eléctrica.En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes, una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
* Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) que une los elementos para formar el circuito.
SISTEMA
En el contexto en el que estamos estudiando un sistema es cualquier conjunto de elementos físicos que permite el tratamiento de señales tales como:modificar, producir, ocultar, aumentar, etc.
Señales
Es todo mecanismo contienen y transmiten información acerca de diversas cosas y actividades en el mundo físico, como por ejemplo la información del clima se encuentra dentro de señales que representan la temperatura de aire, presión, velocidad del viento, etc.
Para extraer la información requerida de un conjunto de señales, el observador...