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1. Resultado de aprendizaje 2.1 Opera circuitos analógicos basados en amplificadores operacionales CONALEP SAN MARTÍN

2. AMPLIFICADOR OPERACIONAL En la década de los cuarenta, las calculadoras analógicas utilizaban circuitos electrónicos analógicos para realizar ciertas operaciones. La complejidad que presentaban se solucionaba al tomar una parte de la señal de salida e introducirla en la entrada ( realimentación ). El nombre de amplificador operacional proviene precisamente de ser usado inicialmente para realizar operaciones analógicas .

3. AMPLIFICADOR OPERACIONAL Los primeros Amplificadores Operacionales ( Op . Amp .) utilizaban los tubos al vacío, eran de gran tamaño y consumían mucha potencia. En 1967 la empresa "Fairchild Semiconductor" introdujo al mercado el primer amplificador operacional en la forma de un circuito integrado, logrando disminuir su tamaño, consumo de energía y su precio. Este dispositivo es un amplificador lineal de alto rendimiento, con una gran variedad de usos.

4. AMPLIFICADOR OPERACIONAL El Amplificador Operacional es un amplificador de gran ganancia, empleado para llevar acabo múltiples funciones como son: Sumador Amplificador Comparador Convertidor … etc.

5. ETAPAS DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL El AOP está constituido básicamente por tres etapas: - Etapa de entrada - Etapa amplificadora - Etapa en seguidor de tensión

6. Características del Amplificador Operacional Básicamente el Amp . Op . ( Op . Amp .) es un dispositivo amplificador de la diferencia de sus dos entradas, con una alta ganancia, una impedancia de entrada muy alta, (mayor a 1 Megaohm ) y una baja impedancia de salida (de 8 a 20 ohmios). Con estas característica se deduce que las corrientes de entrada son prácticamente nulas y que tiene la característica de poder entregar corriente relativamente alta Internamente el Amplificador Operacional contiene un gran número de transistores, resistores, capacitores, etc .. Símbolo y terminales Estructura interna

7. Definición de las terminales d el Amplificador Operacional Todas las diferencias de potencial son con respecto a masa. • Dispone de dos terminales de entrada y uno de salida • Y dos terminales para conexión de alimentación + Vcc y – Vcc . • El A.O. solo tiene dos zonas de funcionamiento: – Lineal: la salida toma valores comprendidos entre + Vcc y – Vcc . – Saturación: la tensión de salida adquiere el valor de los dos valores de alimentación + Vcc ó – Vcc . • La operación que siempre realiza el A.O . V = A v (V 1 – V 2 ) = A v V in Donde A v es la ganancia de voltaje V es el voltaje de salida Vin es el voltaje de entrada + Vcc - Vcc

8. Circuito equivalente del A.O. Circuito equivalente real - + V o V 1 V 2 V d 0,5·R d 0,5·R d R cx + + - - A d ·V d A c ·V c R o R d – Impedancia de entrada diferencial R cx – Impedancia de entrada de modo común R o – Impedancia de salida A d – Ganancia diferencial A c – Ganancia de modo común V o =A d ·V d +A c ·V c V d =V 2 -V 1 y V c =(V 1 +V 2 )/2

9. Circuito equivalente ideal R d – Infinita R cx – Infinita R o – Nula A d – Infinita A c – nula V o =A d ·V d ; V d =V 2 -V 1 -V cc ≤ V o ≤+V cc Tensión de salida V acotada - + V o V 1 V 2 V d + - A d ·V d +V cc -V cc Circuito equivalente del A.O.

10. Aspecto físico del Amplificador Operacional

11. Alimentación del Amplificador Operacional

12. Ganancia del Amplificador Operacional Ganancia en lazo abierto Esta ganancia es aquella que tiene el amplificador operacional cuando no existe ningún camino de realimentación entre la salida y alguna de las dos entradas. Ver el diagrama inferior. La ganancia del amplificador en lazo abierto está dada por la siguiente fórmula: AV = Vsal / Vent Donde: AV = ganancia de tensión Vsal = tensión de salida Vent = tensión de entrada En un amplificador operacional ideal, esta ganancia es infinita. Como el operacional es real, su ganancia está entre 20,000 y 200,000 (en amplificador operacional 741C). Este tipo de configuración se utiliza en comparadores, en donde lo que se desea es saber cual de las dos entradas tiene mayor tensión

13. Ganancia en lazo abierto Esta ganancia es aquella que tiene el amplificador operacional cuando no existe ningún camino de realimentación entre la salida y alguna de las dos entradas. Ver el diagrama inferior. La ganancia del amplificador en lazo abierto está dada por la siguiente fórmula: AV = Vsal / Vent Donde: AV = ganancia de tensión Vsal = tensión de salida Vent = tensión de entrada En un amplificador operacional ideal, esta ganancia es infinita. Como el operacional es real, su ganancia está entre 20,000 y 200,000 (en el amplificador operacional 741C). Este tipo de configuración se utiliza en comparadores, en donde lo que se desea es saber cual de las dos entradas tiene mayor tensión

14. Ganancia de lazo cerrado Realimentación Para poder controlar la ganancia de tensión que tiene un amplificador operacional, se le provee de una realimentación negativa, que hará que este circuito sea mucho más estable. La ganancia es dada por la siguiente fórmula : AV = - Vo / Vin . El signo menos indica que la señal en la salida será la opuesta a la entrada (sale invertida, una tensión positiva aplicada a la entrada produce una tensión negativa a la salida ).

15. Ganancia de lazo cerrado Realimentación Ejemplo: Si R2 = 500 Kohmios y R1 = 10 Kohmios , entonces AV = - Vo / Vin = -R2/R1 = -500/10 = -50. La ganancia será de 50 y la señal a la salida estará invertida (signo menos)

16. En este trabajo se vieron los conceptos básicos del Amplificador Operacional y se pudo observar que este es un circuito integrado de bajo coste capaz de realizar multitud de funciones con pocos componentes discretos . Con el A.O. es posibles realizar funciones matemáticas, de ahí su nombre: Sumador Restador Integrador Diferenciador Amplificadores de instrumentación Adaptadores de niveles Resumen

17. Referencias www.unicrom.com Amplificadores operacionales, documento pdf del Ing. Gerardo Alberto Leal.