CONFIGURACIONES PARA AMPLIFICADORES OPERACIONALESA. El amplificador inversor

Es el primer amplificador estudiado, se llama amplificador inversor ya que a su salida se encuentra desfasada 180 en la Figura N 1 podemos observar el modelo de este amplificadorFigura N 1: Amplificador inversor

Fuente: ANTONIO PERTENCE JUNIOR, Amplificadores operacionales y filtros

activos, pag. 39 Aplicando la ley de kirkchoff en el punto a tenemos:

(2. 1)

Suponiendo que el AOP ideal

(2. 2)

Luego

(2. 3)

Por otro lado en el punto a tenemos tierra virtual, es decir: Por otro lado en el punto a tenemos tierra virtual, es decir:(2. 4)

Por tanto:

(2. 5)

Y finalmente:

(2. 6) B. El amplificador no inversor

En este amplificador la seal de salida no presenta desfase a su salida

Figura N 2: Amplificador en modo no inversor

Fuente: C. J. SAVANT, Diseo Electrnico, pg. 347 .

Se realiza el anlisis para el amplificador de la Figura N 2 Mediante el procedimiento: Escribir una ecuacin en el nodo v + para obtener:

(2. 7)

Escribir una ecuacin en el nodo v-para obtener:

(2. 8)

Hacer v+=v- y sustituir v- ya que:(2. 9)

Entonces:

(2. 10)

Despejando la ganancia se obtiene

(2. 11)

C. Amplificador sumador inversor

El circuito de un amplificador sumador inversor se muestra en la

Figura N

3. El circuito muestra un circuito amplificador sumador de tres

entradas, el cual proporciona un medio algebraico para sumar tres voltajes, cada uno multiplicado por un factor de ganancia const ante.

Figura N 3: Amplificador sumador inversor

Fuente: ANTONIO PERTENCE JUNIOR, Amplificadores operacionales y filtros

activos, pg. 48 Haciendo el anlisis del circuito: Vase la presencia de la resistencia de ec ualizacin para minimizar la tensin de offset en este caso es:

(2. 12)

Aplicando la ley de kirchhoff en el punto a se tiene que:

(2. 13)

Despejando V o se tiene:

(2. 14)

D. El amplificador sumador no inversor

El circuito de la Figura N 4 se presenta la configuracin de un sumador en el que la tensin de salida no sufre inversinFigura N 4: Amplificador sumador no inversor

Fuente: ANTONIO PERTENCE JUNIOR, Amplificadores operacionales y filtros

activos, pag. 50 Aplicando la ley de voltaje en el punto b se tiene que:

(2. 15)

Despejando se tiene:

(2. 16)

Donde G=1/R es la conductancia expresada en Siemens Las resistencias R y Rf forman un amplificador no inversor dado por:

(2. 17)

Luego:

(2. 18)

En caso de ser R1=R2=R3 y Rf=0 tendramos:

(2. 19) E. Rectificacin con amplificadores operacionales Figura N 5: Circuito bsico del rectificador de media onda .

Fuente: ANTONIO PERTENCE JUNIOR, Amplificadores operacionales y filtros

activos, pag. 124

En la Figura N 5.a tenemos el circuito bsico del rectificador, es bastante sencillo, pero suficiente para una introduccin al tema, En la Figura N 5.b est el modelo simplificado de este circuito, cuando V i es negativo el diodo se comporta como un circuito abierto, y el alto valor de R i asla la entrada de la salida impidiendo toda seal en ella. Sin embargo, cuando V i es positivo y hay una carga conectada a la salida el diodo conduce, teniendo lugar una cada de tensin V D. analizando el modelo de la figura tendemos:(2. 20)

(2. 21)

Haciendo en anlisis se pueden ver cmo funcionan las anteriores ecuaciones mediante las figuras Y tambin:(2. 22)

Luego:

(2. 23)

Es decir:

(2. 24)

Y haciendo que A vo tienda a un valor muy grande o infinito tenemos que:

(2. 25)

El resultado de la ecuacin (2.61) muestra que si Vi es positivo y la ganancia en lazo abierto infinito, el circuito presentara en la salida la misma seal de

entrada con independencia de su nivel o amplitud (esta es una situacin ideal aunque en la practica el valor de Vd es del orden de mili voltios o micro voltios, dependiendo de la calidad del AOP Utilizado. Ntese que la cada de tensin en el diodo (VD) quedo an ulada al estar dividida por un factor infinito (1+A vo) en la situacin ideal. Esto justifica la denominacin dada al circuito, ya que prcticamente no existe cada de tensin en el diodo durante el proceso rectificacin. En la Figura N 6 se muestra el rectificador de onda completa.

Figura N 6: Rectificador de onda completa con amplificadores operacionales

Fuente: ANTONIO PERTENCE JUNIOR, Amplificadores operacionales y filtros

activos, pag. 124 El circuito de la Figura N 6 consta en realidad de un rectificador de media onda construido con amplificador operacional, que se asocia a un sumador formado por el segundo amplificador operacional, si se toma la seal en el punto A, puede comprobarse que se trata de una seal de media onda, que se aplica al sumador junto con la seal de entrada de manera que en su salida se obtiene una seal de onda completa, los diodos D1 y D2 deben ser de conmutacin rpida ,del tipo 1N914 o 1n4146, y las resistencias de pelcula metlica de tolerancia inferior al 5 %, en aplicacin e s de media y alta precisin, donde se trabaja con seales del orden de 100 mV (de pico) o menos, conviene ajustar el Offset de los amplificadores operacionales. En el montaje citado se comprueba que la seal del punto A es de media onda

correspondiente a la rectificacin de los semiciclos positivos de la seal de entrada. para los semiciclos negativos las seal en A ser nula y durante este intervalo, ambas seales se suman obtenindose a la salida del amplificador operacional 2 la seal rectificada de onda completa como se muestra en laFigura N 10 .

Realizando el anlisis del funcionamiento de este rectificador vemos en laFigura N 7 y Figura N 8 la primera parte por la que est conformada el

rectificador de onda completa que es un rectificador de media onda se realiza el estudio del comportamiento de este circuito cuando se da el positivo y el semiciclo negativo.Figura N 7: Rectificador de media onda con operacionales (semiciclo positivo)

semiciclo

Fuente: Elaboracin propia.

Se puede ver que se tiene el circuito en la configuracin del circuito en modo amplificador inversor. Entonces su ganancia se dar por la ecuacin (2.45)

Ahora vemos el efecto del diodo sobre la corriente que circula por el circuito, primeramente vemos por la ecuacin (2.61) que el efecto de la cada por polarizacin del diodo queda prcticamente anulada o drsticamente reducida por la ganancia del amplific ador operacional, ahora en esta seccin nos

enfocamos en ver cmo se comporta la

corriente basndonos en las

ecuaciones (2.56) y (2.57) en el semiciclo positivo de voltaje de entrada al circuito el diodo D 1 est en bloqueo y se conduce corriente por el di odo D2 de entrada invirtiendo y amplificado la seal de entrada Ri y Rf son iguales entonces la ganancia es unitaria . en funcin de las resistencias Rf y Ri, como se puede ver en la Figura N 7, si las resistencias

Figura N 8: Rectificador de media onda con operacionales (semiciclo negativo)

Fuente: Elaboracin propia.

Ahora vemos en la Figura N 8 la respuesta del rectificador de media onda en el semiciclo negativo de la entrada de voltaje, podemos observar que el diodo D2 se encuentra inversamente polarizado entonces trabaja como un circuito abierto, basndonos en la ecuacin (2.56) vemos que cuando el voltaje de polarizacin vi es negativo la salida del rectificador de media onda es cero A partir de la Figura N 7 y la Figura N 8, se puede determinar que el funcionamiento del rectificador de media onda se da por la siguient e ecuacin.

Para Vi>0 Para Vi