1 INTRODUCCIÓN A LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES

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INTRODUCCIÓN A LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES

CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES.

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George A. Philbrick Researches 1952A tubos, fuentes 300 Volt

http://www.philbrickarchive.org/

3

7 cm

Philbrick 45. 1963A transistores fuentes 15 Volt:Componentes discretos sobre un circuito impreso.

4

2.5 cm

1.5 cm

Philbrick PP65 1962Transistores y resistencias discretosencapsulados. Primer amplificador “componente”

Analog Devices HOS-50Híbrido 1977.

Amplificadores Operacionales Monolíticos. Paquete DIP

0.8 cm

0.1 inch

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Op-amps.jpg

6

Amplificadores operacionales surface mounted devices

http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/39-05/op_amp_applications_handbook.html

7

-

+Entrada no inversora

Entrada inversoraSalida

Fuente positiva

Fuente negativa

Símbolo del amplificador operacional

8

9

Vista desde arriba

10

Vista desde arriba

11

Ganancia = 200

Resistencia salida = 0.35

Corriente de entrada = 9 nA

Error voltaje de salida = 28mV

0

0

0

Nuestro amplificador Amplificador ideal

Características importantes del amplificador

12

VVAV0

VV0

00 VVAV

AVAV 10

Para A >>1

VV0 El circuito tiene ganancia 1

VV Se cumple para circuitos con realimentación negativa

Construcción de un vóltmetro

13Ganancia del amplificador = 1V/1V = 106

VV0El circuito tiene ganancia 1

VV Se cumple para circuitos con realimentación negativa

¿Cuánta es la ganancia de este amplificador?

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Electrodo

Sólo se mide el 50% del voltaje del electrodo porque i es muy grande.

V(voltmetro) = V1 – iR1

i

Medida sin usar amplificador

15

Electrodo

V(voltmetro) = V1 – iR1

Se mide el 100% del voltaje del electrodo porque i es muy chica.La corriente es cero para cualquier voltaje, la resistencia es infinita.Este circuito constituye un vóltmetro ideal.

i = 0

Medida usando amplificador

16

Construcción de un ampérmetro

17

V- = V+ = 0

La diferencia de potencial entre el nodo 2 y tierra es cero para cualquier corriente. La resistencia interna es cero.Este circuito constituye un ampérmetro ideal.

i = (0-Vo) /R1 Vo=-iR1

Vo = -10-9 A 109 Ohms = -1 Volt

Conversor de corriente a voltaje.

i

i

+

18

0 VV

1

0

2

1 00

R

V

R

Vi

2

110 R

RVV

Amplificador inversor de signo.i

i

19

Sumador.

R1

R2

R3

V1

V2

i1

i2

i3

Para R1 = R2 = R3

210 VVV

321 iii

3

0

2

2

1

1

R

V

R

V

R

V

2

2

1

130 R

V

R

VRV

20

Integrador.

ii

0 VVdt

dVC

RV

i 01

1

1 00

ttdVCdtV

R 0 010 11

1

t

t dtVCR

V0 1

11)(0

1

21

22

Diferenciador.

0 VV

i

i

1

011

0R

Vdt

dVCi

dtdV

CRV 1110

23

24

Amplificador logarítmico.

25

E de los electrones

E de los huecos

0

kVgei /

26

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Voltaje, volt

Lo

g(c

orr

ien

te)

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Voltaje, volt

corr

ien

te

27


0 VV kVgeRV

i /

1

1 0

CteR

VkV

1

10 ln

28

29

Log(V1)

V0


30

¿Qué pasará si pongo un condensador entre R2 y tierra? ZC=-j/C

¿Qué pasará si pongo un inductor entre R2 y tierra? ZL=jL

1VVV i

2

1

R

Vi

i

21

0

2

1

RR

V

R

Vi

2

2110 R

RRVV

31

tM cos :alterno Voltaje

tBsentAtM coscos

?22 BA ?A

B

Representación en números complejos: a + jb a, la parte real, representa el coeficiente de la onda coseno.

b, la parte imaginaria, representa a menos el coeficiente de la onda seno

1j

)()()cos()cos(cos sensen

MBA 22

?A ?B cos MA MsenB

)tan(A

B

32

Combinación RC en serie:R1 C1

titi cos)( 0 )01(0 ji I CR ZZIV

Cj

Ri0V

jC

iRi

0

0 V

tC

itRitV

sincos 0

0

RCtXRitV C

1arctancos22

0

22Crmsrms XRiV

Combinación RL en serie: 22Lrmsrms XRiV

22C

rmsrms

XR

Vi

33

R1= 9 kohmR2 = 1 kohmC1 = 1 F

222

2221

,,

C

Cinrmsoutrms

XR

XRRVV

222

,

2221

,

C

inrms

C

outrms

XR

V

XRR

V

34

R1= 9 kohmR2 = 1 kohmL1 = 1 H

222

2221

,,

L

Linrmsoutrms

XR

XRRVV

222

,

2221

,

L

inrms

L

outrms

XR

V

XRR

V

35

43

31 RR

RVVV

43

134 RR

Vii RR

33RiV R

43

31

RR

RVV

36

43

31 RR

RVVV

2

43

312

2 R

RRR

VV

iR

1

043

31

1 R

VRR

RV

iR

37

1

043

31

2

43

312

R

VRR

RV

R

RRR

VV

Para R1 = R2 = R3 = R4 0112 5.05.0 VVVV

210 VVV

38

Amplificador de instrumentación

39


i

i

i

233 VVV UU

144 VVV UU

6

12

R

VVi

765 RRR

VVi ba

6

76512 R

RRRVVVV ba

Para R5 = R7

6

6512

2R

RRVVVV ba

Para R6 = R5 = R7

123 VVVV ba

40


Amplificadores reales ¿Cuánto es el factor de amplificación del amplificador operacional 741?

31068.010

A

14706A

Amplificadores reales ¿Cuánta corriente toman las entradas del amplificador operacional 741?

Input bias current 54 nA

Amplificadores reales. ¿Ancho de banda del amplificador operacional 741?

AC analysis. Input: Barrido de frecuencia del voltaje alterno Vin, Output: Amplitud y fase de la salida del amplificador

¿Respuesta de frecuencia del amplificador operacional 741?

Funciona como un filtro RC con ganancia -3dB a 1MHz.

GBWP = 1106 = 106

45


46

Amplificador es reales. ¿Ancho de banda del amplificador operacional 741?

GBWP = 10105 = 106

47


48


GBWP = 100104 = 106

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