EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL - ocw.ehu.eus · Amplificador no realimentado A S o S i Amplificador realimentado SAS Oe Oi O ei f Oi fO SASfS SSS S1Af AS SfS O f i S A A S1Af 4 Tema

Tema 6

EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

1.- Introducción.1.1.- Símbolos y terminales del amplificador operacional.1.2.- El amplificador operacional como amplificador de tensión.p p p1.3.- Conceptos básicos de realimentación.1.4.- El amplificador operacional realimentado.

2.- El amplificador operacional ideal.2.1.- Características del amplificador operacional ideal.2.2.- Resolución de circuitos con amplificadores operacionales ideales.2.3.- Circuitos típicos con amplificadores operacionales ideales.

3.- Ejemplos de amplificadores operacionales.

1

1.- Introducción.1.1.- Símbolos y terminales del amplificador.

iV V V o

i

VAV

O iV A V A V V

Entrada no inversora Entrada inversora

OV VSi V cte

V V

OV VSi V cte

Tema 6.- El Amplificador Operacional2

OV V OV V

1.- Introducción.1.2.- El amplificador operacional como amplificador de tensión.

ii S

RV VR R R R

i S L iO V S

L O L i SO V i

O L

R R R RV A VR R R R RV A V

R R

LO L

O LO V S

i

RR R 1R R

V A VRR R 1

i Si S

R R 1R R

En un amplificador de tensión interesa:Baja RoAlta Ri

3 Tema 6.- El Amplificador Operacional

Alta Av

1.- Introducción.1.3.- Conceptos básicos de realimentación.

Amplificador no realimentado

oSA o

iA

S

Amplificador realimentado

S A S

O eO i O

e i fO i

f O

S A SS A S f S

S S SS 1 A f A S

S f S

f OS f S

Of

i

S AAS 1 A f


1.- Introducción.

Of

i

S AAS 1 A f

i

Si A·f > 0 Realimentación negativa

• Estabiliza

• Disminuye la ganancia

Si A·f < 0 Realimentación positiva

I t bili• Inestabiliza

• Aumenta la ganancia


1.- Introducción.

Realimentación negativa Realimentación positiva


2.- El Amplificador Operacional Ideal.

Características principales:

•Impedancia de entrada infinita

•Impedancia de salida nula

Ri

Ro 0

•Ganancia diferencial infinita

•Margen dinámico

CMRR i fi it

VccVA

•CMRR infinito


2.- El Amplificador Operacional Ideal.

Características secundarias:

•Anchura de banda infinita

•Tensión de offset nula

•Corrientes de polarización nulas

•Ruido nulo

Ti d t ió l•Tiempo de conmutación nulo


2.- El Amplificador Operacional Ideal.2.2.- Resolución de circuitos.

Realimentación negativa

OO V

V

vv A V V V VA

V V

Entrada en cortocircuito virtual

VA

V

O

V

v valor finitoV V 0

A

Entrada en cortocircuito virtual

Hipótesis válida únicamente en la zona lineal (AmOp no saturado)

iR

B BI I 0


2.- El Amplificador Operacional Ideal.2.2.- Resolución de circuitos.

Realimentación positiva o amplificador sin realimentar

La tensión de salida Vo sólo puede adoptar dos valores

OVcc

VVcc

iR

B BI I 0


Amplificador de Tensión Inversor.

v v v 0i i 0 i i

B B 1 2i i 0 i i

i iv 0 vi 11 1 Oi

1 2O O 1 2

2

iR R vvi i0 v v R RiR R

2O i

1

Rv vR

2 2R R

O 2V

v RA Características como Amplificador de tensión:

Vi 1

ii 1

1

Av RvZ Ri

Z 0


OZ 0

Amplificador de Tensión no Inversor.

v v v 0

B B 1 2i i 0 i i

i i0 v vi 11 1 i Oi

1 2i O 1 2

22

iR R v vvi iv v R RiR

2O i

1

Rv 1 vR

Características como Amplificador de tensión:

2R

O 2v RA 1O 2V

i 1

i ii

B

A 1v Rv vZi 0


OZ 0

Amplificador de Tensión Diferencial.

B B

v vi i 0

4 24

v R iRv v

4

222 3 4

3 4

v vvi R RR R

1

1v viR v vv v R R

1 O1 2 11 O

1 2 1 2 1 2O1

2

R v vv v R Rv v vR R R R R Rv vi

R

2

1 2O 2 1

R1R Rv v v v vR R

2 4

1 3

R RR R

Si se cumple

3 1

4

R R1R

2O 2 1

Rv v vR


1R

Sumador Inversor.

B B 1 2 3

v v v 0i i 0 i i i i

11

13 O1 2

1 2 32

viR

v vv vi i i ivi R R R R

22 1 2 3

2

33 O 1 2 3

i R R R RRv R R Ri v v v vR

O 1 2 3

3 1 2 3

O

R R R RviR

La tensión de salida es una combinación li l d l t i d t dlineal de las tensiones de entrada.

1 2 3R R R R 0 1 2 3v v v v En el caso particular que


Sumador no Inversor.

B A

B B 1 2 3

v v v v

i i 0 i i i 0

B B 1 2 3

1 A1

3 A1 A 2 A1

v vi v vv v v vR i i i 0 0

3 A1 A 2 A1

1 2 31 2 32 A

22 31 2

A

R i i i 0 0R R Rv vi

R vv v 1 1 1 v

A1 2 3 1 2 33 A

33

vR R R R R Rv vi

R

R1 1 1 B O

Rv vR R´

31 2O

1 2 3 1 2 3

vv v 1 1 1 R vR R R R R R R R´

1 2 3R R R R´́Si

R ' 2R

1 2 3 O

1 3 Rv v v vR´́ R´´ 3R

O 1 2 3v v v v


Seguidor de tensión.

v v O iv v

LO S O S O S

R 1v v v v v vRR R

Ejemplo de aplicación

SL S

L

RR R 1R

Si R R v v S L O SSi R R v v

O Sv v


Convertidor Tensión - Corriente.

v vv v v

S

B B

v v vi i 0

SL

vvi f RR R

1 1R R

La corriente por la resistencia es independiente del valor de la misma.


Convertidor Corriente - Tensión.

B B

v v

i i 0

O 1 Sv R i

La tensión en la resistencia es independiente del valor de la misma.


Integrador.

i1viv v v 0 Rd

OB 1 2 2dvI 0 i i i Cdt

OiO i

dvv 1C dv v dtR dt RC

t

O O i0

1v v (0) v dtRC

Para establecer las condiciones iniciales:


Diferenciador.

i1

dvi Cv v v 0 dt

OB 1 2 2vI 0 i i iR

O i iO

v dv dvC v RCR dt dt

R dt dt

d iO

dvv RCdt


Diodo de precisión.

I 0 v 0

Diodo en corte

B OI 0 v 0

D A i Oi

v V v v´ A v vAv V

C OD A C v vv v v

Ai iV

v v 0 i iADiodo en conducción

O iv v v v O iv v v v

OO iO

i 0v 0 v 0 v 0vi


O iOL

Li RR

Diodo de precisión.

i OSi v 0 v 0Si v 0 v v

En resumen

i O iSi v 0 v v

Diodo de precisión

Diodo normal


Comparador.

Es un circuito sin realimentación

OVcc

V

OV Vcc

i O CC

i O CC

Si v 0, V V v V

Si v 0, V V v V


Disparador (Trigger) de Schmitt.

i O CCSi v v v V

i O CCSi v v v V

2RV V 2R O R

2 1v V v V

R R

2RSi V V V V V

2O CC R CC R 1

2 1

2O CC R CC R 2

Si v V v V V V VR RRSi v V v V V V V

R R


2 1R R

Amplificador Operacional LM 741

+

-

+


+Vcc

Circuitería Interna LM 741

7

+3 2

V-V+

6Output

4

1 5AjusteOffset

AjusteOffset


-Vcc4

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