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INSTITUCION UNIVERSITARIA ANTONIO JOSE CAMACHO Facultad de Ingenierías Sistemas Automáticos de Control Profesor: Ing. Jean Pierre Diaz
Sistemas Electrónicos:

EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL COMO SISTEMA ESTÁTICO Un amplificador operacional ideal tiene ganancia infinita, impedancia de entrada infinita, impedancia de salida nula y ancho de banda infinito. Sin embargo, un operacional real tiene unaganancia finita aunque grande (del orden de 100000), una impedancia de entrada finita aunque grande, una impedancia de salida bastante baja, y un ancho de banda bastante limitado (40 Hz cómo un valor típico). Es sabido que la realimentación se usa en los sistemas para que la salida de este corresponda mejor a la entrada, es decir, para eliminar distorsiones de la señal de salida debidas alfuncionamiento en lazo abierto de un sistema. Un operacional no es ajeno a este principio, y al conectarse con realimentación negativa disminuye su sensibilidad, presentando una perdida de ganancia y un aumento en el ancho de banda. Un amplificador operacional típico es un sistema estable de un solo polo. Un sistema de este tipo con realimentación negativa sigue siendo estable, es decir, ante una señalde entrada acotada la salida será acotada (siempre que esté dentro de los rangos que impone la alimentación del operacional). Cómo la salida del operacional es limitada, es correcto decir que el voltaje entre los terminales de entrada (la entrada inversora y la no inversora) es despreciable y para efectos de análisis cero (0). Para efectos de análisis, la impedancia de entrada es infinita y la desalida es nula.
R1

•

El voltaje en la entrada inversora del operacional del circuito mostrado a la izquierda es igual al voltaje en la entrada no inversora, es decir 0V. Debido a la elevada impedancia de entrada del operacional, la corriente I’ que circula hacia la entrada del mismo es despreciable. La corriente I2 que circula a través de la resistencia R2 desde el punto de la entrada esVee R2 4

•
LF353/NS 1

-

V-

Vi

2

OUT + U1A V+ 3

Vo

•

B
0

Vcc

I2 =

Vi R2

• •

Fig. 1 La corriente I1 que pasa a través de R1 hacia la salida es I 1 = I 2 − I ' I 2 = Lo cual define entonces Vo, pues

8

0 − Vo R1 = I 2 ⇒ Vo = − ⋅ Vi R1 R2

Vcc U1A Vi 3 + 8

•

OUT V2 -

1

Vo

El voltaje en la entrada inversora del operacional del circuitomostrado a la izquierda es igual al voltaje en la entrada no inversora, es decir Vi. Debido a la elevada impedancia de entrada del operacional, la corriente I’ que circula hacia la entrada del mismo es despreciable. La corriente I2 que circula a través de la resistencia R2 hacia tierra es I 2 =

V+

LF353/NS

•

B
R2

4 Vee R1

•

0

Vi R2

• •

Fig. 2 La corriente I1 que pasaa través de R1 desde la salida es I 1 = I 2 − I ' I 2 = Lo cual define entonces Vo, pues

Vo − 0 R1 + R 2 = I 2 ⇒ Vo = ⋅ Vi R1 + R 2 R2

Máxima Excursión de señal La máxima excursión de señal de salida corresponde al rango de valores que el circuito puede ofrecer en su salida. Está dada por las fuentes de polarización y suele ser aproximadamente 1.5V bajo la polarización, de manera que si eloperacional se polariza con ± 10 V, su señal de salida puede tomar los valores entre -8.5 V y 8.5 V. Ancho de banda de ganancia unitaria Es el rango de frecuencias desde DC hasta el valor de frecuencia en la cual la ganancia del operacional es la unidad (un valor especifico es de 4MHz). Este parámetro corresponde al “Producto Ganancia por Ancho de banda”, y se conserva para el operacionalrealimentado. Circuitos con más de una entrada Los circuitos con realimentación negativa que tengan más de una entrada cumplen con el teorema de superposición. Así que se analiza la salida cuando solo una entrada es distinta de cero, para cada una de las entradas y la respuesta del sistema será la suma de las respuestas ante cada una de las entradas.

Vcc 8 V+ Ra Va 3 Rb Vb U2A +

0
Vi' 2 -

OUT...