caracteristicas de los amplificadores operacionales
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ESCUELA SUPERIOR DEL EJÉRCITO
ELECTRÓNICA GENERAL
PARÁMETROS DE DESVÍO DE CD Y FRECUENCIA
Taco Gabriela, Estudiante 5° nivel “B”, ESPEL
Resumen: Antes de revisar distintas aplicaciones prácticas mediante el uso del AO, es necesario familiarizarnos con algunos de los parámetros utilizados para definir la operación de la unidad. Estas especificaciones incluyen tanto características operativas y de frecuencia.
Introducción
CARACTERISTICAS DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES. · Tiene dos entradas una inversora y otra no inversora. · Ganancia infinita (10^4 - 10^12). · Ancho de banda infinito (Bw 0 - 10^4Hz, Bw 0 - 10^8Hz). · Impedancia de entrada infinita tanto entre las terminales como entre cada entrada y tierra. · Impedancia de salida igual a cero. · Posibilidad de manejar una corriente infinita a la salida. · Voltaje de off-set de entrada nulo. · Amplificación diferencial con rechazo infinito a señal común. · Características anteriores ciertas a cualquier temperatura.
Ilustración 1: Esquema caracteristicas AO
El primer cuadro representa un amplificador diferencial con salida balanceada que puede tener una entrada darlington o utilizar varios fet y una fuente de corriente constante. El segundo cuadro es un segundo amplificador operacional con salida desbalanceada, en si es una etapa amplificadora lineal de alta ganancia, generalmente otro amplificador diferencial; si la tension de c.c existente en la salida del amplificador de alta ganancia, no es cero voltios cuando v1 = v2 = 0 V, se emplea un circuito desplazador de nivel tal como un amplificador cascodo . Y la etapa de salida es un amplificador que proporciona una impedancia de salida baja; el restaurador de nivel se emplea para obtener un voltaje de salida aproximadamente cero en ausencia de señal; se emplean los amplificadores diferenciales para obtener un alto factor de rechazo en modo común. En este caso habitualmente uno de simetría complementaria.
Especificaciones, parámetros de desvío de
DC. Corrientes y voltajes de desvío: Aunque la salida del amplificador operacional debiera ser 0 V cuando la entrada es 0 V, en la operación real hay algún voltaje de desvío en la salida. Por ejemplo si se conectan 0 V en ambas entradas del amplificador operacional y luego se mide 26 mV (dc) a la salida, esto podría representar 26 mV de voltajes no deseado generado por el circuito y no por la señal de entrada. Sin embargo, ay que el usuario puede conectar el circuito amplificador para distintas operaciones de ganancia y polaridad, el fabricante especifica el voltaje de desvío de entrada para el amplificador
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operacional. El voltaje de desvío a la salida se determina entonces por el voltaje de desvío a la entrada y la ganancia del amplificador. Se puede mostrar que el voltaje de desvío de salida lo afectan dos condiciones de circuito separadas. Estas son: 1) Voltaje de desvío a la entrada, VIO, 2) Corriente de desvío debida la diferencia en corrientes resultantes en las terminales de entrada con signo más (+) y menos (-). 1.-Voltaje de desvío de entrada, VIO La hoja de especificaciones del fabricante proporciona un valor para el VIO del amplificador operacional. Para determinar el efecto de ese voltaje de entrada sobre la salida, considere la conexión que se muestra en la figura. Usando Vo = Avi, podemos escribir
Ilustración 2: Operación que muestra el efecto de
voltaje de desvío de entrada
Resolviendo para Vo, obtenemos
a partir de lo cual podemos escribir ec1:
La ecuación 1 muestra cómo el voltaje de desvío de salida resulta de un voltaje de desvío de entrada específico para una conexión de amplificador típica del A.O
Ilustración 3: Voltaje de desvío de salida debido a
la corriente de desvio , IIO.
EJEMPLO: Calcule el voltaje de desvío de salida del circuito de la figura 13.24. Las especificaciones del AO señalan que V10=1.2mV
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2.- Voltaje de desvío de salida debido a la corriente de desvio , IIO. Se tiene un voltaje de desvío de salida como resultado de la diferencia de las corrientes de polarización de DC de ambas entradas. El voltaje de desvío a la salida se lo puede medir de la siguiente forma , al reemplazar las corrientes de polarización a través de los resistores de entrada por la caída de voltaje que cada uno desarrolla como se muestra en la siguiente figura.
Ilustración 4: Conexión de AO que muestra las
corrientes de Polarización de entrada
Ilustración 5:Redibujo del circuito de la figura 4
Con lo cual es posible obtener la expresión a la salida utilizando la superposición el voltaje de salida debido a las corrientes de polarización (+) de entrada es:
Mientras que el voltaje debido a la corriente de polarización (-) de entrada es:
Para el voltaje de desvio total dc
Debido a que I10 es la diferencia entre las corrientes de polarización tendremos:
EJEMPLO: Calcule el voltaje de desvío para el circuito de la figura anterior para una especificación del AO que proporcionar I10=100nA
DESVIO TOTAL DEBIDO A E Dado que la salida del AO puede tener un voltaje de desvío de salida debido a ambos factores expuestos anteriormente entonces el voltaje de desvío de salida debido a ambos factores será :
EJEMPLO2: Calcule el voltaje de desvio total para el circuito de la figura para un AO con valores especificados de V10=4mV y de corriente de desvio de I10=15nA
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Ilustración 6: circuito para el ejemplo 2
PARÁMETROS DE FRECUENCIA
Los parámetros de frecuencia más importantes son:
Frecuencia de ganancia unidad o ganancia ancho de banda
Rapidez de respuesta
Frecuencia máxima de señal
FRECUENCIA DE GANANCIA UNIDAD O GANANCIA ANCHO DE BANDA
La ganancia de un op-amp está en función de la frecuencia de operación, esto se muestra en la grafica de la figura
11.8, el punto especificado como AOL es la ganancia de voltaje diferencial. La frecuencia de corte superior fC y la frecuencia de ganancia unidad (o ancho de banda de ganancia unidad) f1, se relacionan por:
RAPIDEZ DE RESPUESTA
Es la rapidez con la que puede cambiar la salida del op-amp, se mide en microsegundos y se define por:
FRECUENCIA MÁXIMA DE SEÑAL
La frecuencia máxima a la cual debe operar el op-amp, depende tanto de la amplitud (K) de la señal senoidal, como de la rapidez de respuesta (SR), es decir:
Ilustración 7: Gráfica ganancia ancho de banda
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CONCLUSIONES
La ganancia de voltaje del
amplificador es un valor más
estable y preciso establecido por
los resistores externos.
La impedancia de entrada del
circuito se incrementa por encima
de la del AO individual.
La impedancia de salida del circuito
es menor que la del AO individual.
La respuesta a la frecuencia del
circuito es mayor que la del AO
individual.
BIBLIOGRAFÍA
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