Instrumentacion

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES Y DE TELECOMUNICACIÓN
UNIVERSIDAD DE CANTABRIA

INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES

(5º Curso Ingeniería de Telecomunicación)

Tema II: Modelo del amplificador operacional real.

José María Drake Moyano Dpto. de Electrónica y Computadores Santander, 2005

Contenido: II.1 II.2 II.3 II.4 II.5 El amplificador operacional.Características de un amplificador operacional real. Comportamiento real del circuito de entrada. Comportamiento real del circuito de salida. Función de transferencia de un amplificador real.

CAPITULO 2
MODELO DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL REAL
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2.1 El AMPLIFICADOR OPERACIONAL. Es un amplificador diferencial de gananciamuy alta que se utiliza como bloque constructivo para el diseño de una amplia gama de circuitos electrónicos. Se representa mediante un triangulo y las características que lo definen son, - Ganancia diferencial infinita. - Ganancia en modo común nula.

i-(t) i+(t) v-(t) v+(t)

AO +

i-(t)

vo = lim Ad →∞ ( v+ − v− )

vo(t)

- Impedancia de entrada infinita:

i+ = i− = 0
-Impedancia de salida nula:

vo independiente de io
La importancia del amplificador operacional en la electrónica actual es que permite diseñar bloques funcionales con un comportamiento que es independiente de las características del elemento amplificador. Con él se consigue diseñar circuito electrónico muy preciso y estable aun cuando se utilice tecnología semiconductora que en sí es imprecisa einestable.

β r + c

c=

αAd
1 + bAd c = lim Ad →∞

e

Ad

si Ad → ∞ ⇒

α

αAd α = 1 + βAd β

que no es función de Ad.

1

Este análisis demuestra que cuando el amplificador diferencial tiene una ganancia diferencial muy grande, la función de transferencia entrada/salida del circuito se hace independiente de ella y solo depende de las características de los circuitos pasivos α yβ. Sobre este análisis es importante hacer las siguientes consideraciones: 1. El circuito realimentado se puede interpretar como un mecanismo que ajusta dinámicamente la salida, al valor necesario para que la señal error e(t) se haga cero. A esta situación se llama cero virtual, esto es un cero en tensión que se consigue no a través de una condición topológica de circuito (cortocircuito) sino porajuste dinámico. 2. El requisito para operar en este modo, es que la ganancia diferencial Ad tienda a infinito, y en la práctica esto equivale a que la ganancia de bucle Adα sea mucho mayor que la unidad: Adα >> 1 3. En el análisis se ha supuesto que el circuito es estable, y la salida tiende en régimen estacionario a un valor finito estable. Para ello, la realimentación debe ser no regenerativa, yen el caso de que, por actuar una amplificador operacional la ganancia de bucle sea infinita, si la realimentación tiene que ser negativa. Análisis de un circuito que incluye un amplificador operacional Un circuito que contenga un amplificador operacional ideal opera linealmente sólo si en alta frecuencia la realimentación salida/entrada del amplificador a través del circuito externo a él, esnegativa. La realimentación salida/entrada del amplificador es negativa si a un escalón positivo en la salida del amplificador (vo) el circuito externo al amplificador responde a la entrada del mismo (vd) con una señal con un flanco negativo o nulo inicial (t=0+). En caso contrario, la realimentación es positiva. vo(t) Circuito de realimen- vd(t) + tación

vo(t) Vd(t) ve(0+)

t

vi(t)=0

tSi ve(0+)≤ 0 => Si ve(0+)> 0 =>

Operación lineal Operación regenerativa

2

Cuando el amplificador opera en forma regenerativa, la salida del amplificador operacional ideal tiende a valores infinitos. En el capitulo VII analizaremos estos circuitos utilizando un modelo real del amplificador en los que la salida toma uno de dos valores posibles +VSaturación o –VSaturación.

Ejemplos de...