semana 1-semana 1- de electrónica y telecomunicaciones ii(1)
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Mg. Ing. Oscar Dall’Orto Gates
LABORATORIO DE ELECTRÓNICA Y
TELECOMUNICACIONES II
Módulo: 1 Unidad: 1 Semana: 1
APLICACIONES DE LOS OPAMPS
ORIENTACIONES
-ESCUCHAR ATENTAMENTE LA TUTORIA
- PARA INTERVENIR Y HACER PREGUNTAS
LEVANTAR LA MANO
-INGRESAR CON SUS APELLIDOS Y NOMBRES,
NO CON SEUDÓNIMO.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL
BREVE HISTORIA
EL TÉRMINO AMPLIFICADOR OPERACIONAL (OPERATIONAL AMPLIFIER ó OA
ó OP AMP) fue asignado alrededor de 1940, para designar una clase de
amplificadores que permiten realizar una serie de operaciones, tales como suma,
resta , diferenciación, integración, importantes dentro de la computación analógica
de esa época.
La aparición y desarrollo de los circuitos integrados que permitía fabricar sobre un
único substrato monolítico de silicio gran cantidad de dispositivos dio lugar al
surgimiento de amplificadores operacionales integrados.
El primer amplificador operacional data de los años 60, era el ua709, desarrollado
en Fairchild, Por R.J. Widlar que más tarde seria sustituido por el popular ua741
(1967),fabricado por numerosas empresas y basado en la tecnología bipolar.
OPAMPs
El Dr. C. A. Lovell de los Bell Telephone laboratories introdujo el termino
Amplificador Operacional.
Independientemente
George A. Philbrick
Introdujo un amplif.
Operacional de un solo
bulbo el K2-W. (1948)
El OPAMPs,
monolítico
741 fue diseñado por
Dave Fullagar y Julie
Loebe,en 1967.
El ua741 fue el primer
Operacional producido
En masa
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
CONCEPTOS EL OPAMP es un circuito electrónico que se presenta
en un
circuito integrado, que tiene una elevada ganancia y
un gran
ancho de banda.
Los OPAMPS se caracterizan por tener una entrada
diferencial.
Tienen 2 entrada y una salida. La salida es la
diferencia de las
2 entradas multiplicadas por un valor Av (ganancia)
Vout = Av(V+ - V- )
Los terminales son:
V+ : Entrada no inversora
V- : Entrada inversora
Vcc : Alimentación positiva
Vee : Alimentación negativa
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
CARACTERISTICAS REALES VERSUS LAS
CARACTERÍSTICAS IDEALES
(Lazo abierto)
OPAMS IDEAL REAL
GANANCIA INFINITA MUY GRANDE
(ORDEN DE
200000)
IMPEDANCIA
DE ENTRADA
INFINITA MUY GRANDE
1-2 MOHMS
IMPEDANCIA
DE SALIDA
CERO PEQUEÑA (
ENTRE 75 A 100
OHMS)
ANCHO DE
BANDA
INFINITA MUY GRANDE
LAZO ABIERTO: CUANDO LA SALIDA NO ESTA REALIMENTADA CON
LA ENTRADA
LAZO CERRADO: EL OPAMS ESTA REALIMENTADO Y AQUÍ
CONSIDERAREMOS LA REALIMENTACIÓN NEGATIVA.
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
EL AMPLIFICADOR IDEAL DE TENSIÓN
A
ii = 0
Vi
io
Vo
Vo = AVi
Impedancia de entrada:
Infinita
ii = 0 Ω
Ad
EL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL DE TENSIÓN
V1
V2
Vo +
-
Vo = Ad( V1 – V2 )
CONCEPTOS
Impedancia de salida = 0 Ω
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEAL
v1
v2
i1 = 0
I2 = 0
+
-
vo
Zin muy alta ( Orden de Mohms)
Zout muy baja ( menor que 100 ohms
Av infinita (100,000), en lazo abierto.
Vo = Av(v1 – v2)
NECESIDAD DE LA REALIMENTACIÓN
Si V1 = 10 mv V2 = 0 y Av = 100000 entonces
Vo = 100000(10 – 0) = 1000000 mv ó 1000 v.
Debido a las limitaciones de no poder entregar más tensión de la que hay en la
alimentación, el OPAMP estará saturado.
Si la tensión más alta es aplicada a la patilla + la salida será la que corresponde
a la alimentación Vs+, mientras que si la tensión mas alta es aplicada a la patilla –,
la salida será la alimentación Vs-
Vs+
Vs-
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL CON REALIMENTACIÓN NEGATIVA
A
β
SISTEMA REALIMENTADO
+
-
Vi
n
Vo
Vo
Vin =
A
1 + Aβ
= Af
Vin +
-
β
Vo
AMPLIFICADOR OPERACIONAL REALIMENTADO
Vo
Vin =
A
1 + Aβ = Af
A>> 1 → Aβ>>1 y
Af = 1/β = Vo/Vin → Vo = (Vin) 1
β
CON ESTO SE HA LOGRADO QUE LA SALIDA YA NO ESTE RELACIONADA POR
LA GANANCIA A SI NO QUE AHORA ES INDEPENDIENTE DEL BLOQUE A.
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
APLICACIONES LINEALES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES
Vi
Vo
R1
R2
1.-AMPLIFICADOR DE GANANCIA NEGATIVA (AMPLIFICADOR INVERSOR)
i = --------- → Vi -Vo
R1 + R2
❶
V- = R2.i + Vo→❷
i→
i→
❶en❷
V- = R2.------------ + Vo ❸ Vi - Vo
R1+R2
Como V+ = V- = 0 y resolviendo ❸se obtiene:
Vi---------- = -Vo ---------- R2
R1+R2
R1
R1+R2
= - Vo
Vi
R2
R1 →Vo = - Vi
R2
R1
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
+ Vcc
- Vcc
R1
R2
Ue
Us
ie
is
i = 0
i = 0
APLICACIONES LINEALES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES
2.-AMPLIFICADOR NO INVERSOR
V- = -------------*Us →① R1
R1 + R2
Pero V- = V+ y V+ = Ue →②
② en ①
Ue = -------------*Us R1
R1 + R2
Us = ( 1 + -------- ) *Ue R2
R1
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
APLICACIONES LINEALES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES
3.-SEGUIDOR DE TENSIÓN
+ Vcc
- Vcc
Ue
Us
Us = Ue
+ Vcc
- Vcc
R1
R3
Ue2
Us
ie1
is
i = 0
i = 0
ie2
R2
Ue1
4.- SUMADOR INVERSOR
2R
3R2Ue
1R
3R1UeUs
Ie2 + ie1 = is Us = -R3*is
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
+ Vcc
- Vcc
R1
R2
Ue2
Us
ie1
is
i = 0
i = 0
ie2
R2Ue
1
R1
APLICACIONES LINEALES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES
5.- Amplificadores Diferenciales (restador)
Is=--------------- Ue2 - Us
R1 + R2
V- = Ue2 – R1*ie2
V+ =--------------Ue1 R2
R1 +R2
1R
2R1U2UUs
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
APLICACIONES LINEALES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES
6.- INTEGRADOR
Vi Vo
R1
Zi
Zf
(Analizando mediante Laplace)
Af = - ― Zf
Zi
Para que sea integrador:
Af(s) = - k ― 1
s S = jω
Entonces:
Si Zf = 1/sC y Zi= Ri
→ Af(s) = - ----- ( 1/s) 1
Ri.C
En función del tiempo:
Vo = - -----ʃ Vidt 1
Ri.C t1
t2
C
Ri
Vi Vo
R1
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES
APLICACIONES LINEALES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES
7.- DERIVADOR
Vi Vo
R1
Zi
Zf
Zi = Capacitor
Zf = Resistor
Para que sea derivador
Af(s) = -Ks
Af(s) = -R/(1/sc) Af(s) = -RCs.
CONCLUSIONES Y/O ACTIVIDADES DE
INVESTIGACIÓN SUGERIDAS
SE SUGIERE REVISAR CARACTERISTICAS
INTERNAS DEL OPAMPS ua741
GRACIAS
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