electronica aplicada trabajo tercero

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AMPLIFICADOR INVERSOR Es un amplificador operacional conectado en una configuración inversora, es decir que la señal de salida es desfasada en 180° con respecto a la señal de entrada. Para lograr esto, es necesario que la señal se le aplique a el borne inversor, que está marcado por el signo (-). El diagrama de un amplificador inversor es el siguiente: Se dice lazo cerrado cuando parte de la señal de salida es reconducida a la señal de entrada, es decir, tiene una retroalimentación o reacción; en nuestro caso la reacción es de tipo negativa, ya que la señal se muestra en el borne inversor (-). En el esquema (Ve) es la tensión aplicada en la entrada, (Vs) es la tensión obtenida en la salida; R1 y R2 son dos resistores conectados en serie con el fin de formar un divisor. En la práctica, la tensión aplicada a la entrada inversor no es (Ve) pero si (v1), es decir, la tensión entre la entrada inversora y “masa”. Pero (v1) tiene una muy baja tensión la cual no se compara a la de (Vi) y la de (Vs), entonces podemos asumir que (v1) » 0. (Ie) por tanto es la corriente de entrada, que circula en R1. (I2) es la corriente que fluye

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Electronica Aplicada Trabajo Tercero

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AMPLIFICADOR INVERSOR

Es un amplificador operacional conectado en una configuracin inversora, es decir que la seal de salida es desfasada en 180 con respecto a la seal de entrada. Para lograr esto, es necesario que la seal se le aplique a el borne inversor, que est marcado por el signo (-). El diagrama de un amplificador inversor es el siguiente:

Se dice lazo cerrado cuando parte de la seal de salida es reconducida a la seal de entrada, es decir, tiene una retroalimentacin o reaccin; en nuestro caso la reaccin es de tipo negativa, ya que la seal se muestra en el borne inversor (-). En el esquema (Ve) es la tensin aplicada en la entrada, (Vs) es la tensin obtenida en la salida; R1 y R2 son dos resistores conectados en serie con el fin de formar un divisor. En la prctica, la tensin aplicada a la entrada inversor no es (Ve) pero si (v1), es decir, la tensin entre la entrada inversora y masa. Pero (v1) tiene una muy baja tensin la cual no se compara a la de (Vi) y la de (Vs), entonces podemos asumir que (v1) 0. (Ie) por tanto es la corriente de entrada, que circula en R1. (I2) es la corriente que fluye en R2, puesto que el amplificador operacional tiene una ganancia alta, es decir, que basta con una pequea corriente o tensin de entrada para ponerlo en la saturacin, tambin podemos suponer que la corriente absorbida por el operacional seria 0, y luego i1 i2. En ltima instancia debido a que la entrada inversora no tiene tensin y la corriente es cero, se dice que hay una masa virtual.

Para calcular, entonces, la ganancia tensin (Av) tenemos que:

AV = Vs-Ve

Es decir, la relacin entre la tensin de salida y la tensin de entrada, para esto primero calculamos:

Ve = R1*I1

Y luego:

Vs = -R2*I2

Donde el signo (-) tiene en cuenta que la tensin de salida es desfasada en 180 con respecto a la entrada. Despus obtenemos:

Av = Vs/Ve = (-R2/R1)*(I2/I1) = -R2/R1

En esta ltima instancia en la configuracin de la inversin de la ganancia de tensin tenemos que:

Av = -R2/R1.

Es decir, es igual a la relacin entre R2 y R1 con signo cambiado. El signo menos tiene en cuenta el desfasamiento entre la tensin de entrada y la tensin de salida.

AMPLIFICADOR SUMADOR

El amplificador sumador es un circuito muy til, basado en la configuracin estndar del amplificador operacional inversor. Este circuito permite combinar mltiples entradas, es decir, permite aadir algebraicamente dos (o ms) seales o voltajes para formar la suma de dichas seales.

La razn de utilizar un amplificador operacional para sumar mltiples seales de entrada, es evitar la interaccin entre ellos, de modo que cualquier cambio en el voltaje de una de las entradas no tendr ningn efecto sobre el resto de entradas.

Como V+ est conectado a masa, V+=0, y si se considera que el amplificador operacional es ideal, V-=V+=0. Por lo tanto, las corrientes que circulan por cada rama de entrada son independientes de las dems y no se produce redistribucin de corriente alguna. Con ello, la intensidad total que atraviesa Rf ser la suma de las intensidades de cada una de las ramas de entrada.La tensin de salida, Vout, ser:

Si todas las Ri=R, la tensin de salida ser la siguiente:

Si todas las resistencias del circuito tienen el mismo valor y son iguales a Rf, la tensin de salida ser la siguiente:

Si todas las Vi son iguales, es decir, si todas las resistencias de entrada estn conectadas a la misma tensin de entrada, la tensin de salida ser la siguiente:

Al ser un Sumador Inversor, en todos estos casos, la salida es la inversa de la suma de las tensiones de entrada.

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

Esta configuracin del AO es conocida como el amplificador diferencial. Est basado en el AO Inversor y el no inversor, el amplificador diferencial tiene caractersticas nicas. Este circuito, mostrado en la siguiente imagen, tiene aplicadas seales en ambos terminales de entrada, y utiliza la amplificacin diferencial natural del amplificador operacional.

Para comprender el circuito, primero se estudiarn las dos seales de entrada por separado, y despus combinadas. Como siempre Vd=0 y la corriente de entrada en los terminales es cero.Recordar que Vd = V(+) - V(-) ==> V(-) = V(+)La tensin a la salida debida a V1 la llamaremos V01. Y como V(-) = V(+) la tensin de salida debida a V1 (suponiendo V2 = 0) valdr:

Y la salida debida a V2 (suponiendo V1 = 0) ser, usando la ecuacin de la ganancia para el circuito inversor, V02

Y dado que, aplicando el teorema de la superposicin la tensin de salida V0= V01+V02 y haciendo que R3 sea igual a R1 y R4 igual a R2 tendremos que:

Por lo que concluiremos con:

Que al expresarlo en trminos de ganancia quedara:

Esta configuracin es nica porque puede rechazar una seal comn a ambas entradas. Esto se debe a la propiedad de tensin de entrada diferencial nula, que se explica a continuacin.En el caso de V1y V2sean idnticas, el anlisis es sencillo. V1se dividir entre R1y R2, apareciendo una menor tensin V(+) en R2. Debido a la ganancia infinita del amplificador, y a la tensin de entrada diferencial cero, una tensin igual V(-) debe aparecer en el nudo suma (-). Puesto que la red de resistencias R3y R4es igual a la red R1y R2, y se aplica la misma tensin a ambos terminales de entrada, se concluye que Vo debe estar a potencial nulo para que V(-) se mantenga igual a V(+); Vo estar al mismo potencial que R2, el cual, de hecho est a masa. Esta muy til propiedad del amplificador diferencial, puede utilizarse para discriminar componentes de ruido en modo comn no deseables, mientras que se amplifican las seales que aparecen de forma diferencial. Si se cumple la relacin

La ganancia para seales en modo comn es cero, puesto que, por definicin, el amplificador no tiene ganancia cuando se aplican seales iguales a ambas entradas.Las dos impedancias de entrada de la etapa son distintas. Para la entrada (+), la impedancia de entrada es R1 + R2. La impedancia para la entrada (-) es R3. La impedancia de entrada diferencial (para una fuente flotante) es la impedancia entre las entradas, es decir, R1+R3.AMPLIFICADOR RESTADOR

La caracterstica principal de este modo es la amplificacin de la diferencia de las tensiones de entrada. Tiene el inconveniente de que disminuye la impedancia de entrada del amplificador sensiblemente adems de que las dos resistencias R1 y las dos R2 tienen que ser iguales

Como sabemos que la pata inversora y la no inversora tienen que ser iguales, podemos decir que las resistencias R1 y R2 superiores y las R1 y R2 inferiores se encuentran en serie. Planteando la ecuacin:

De estas dos igualdades podemos la tensin de salida en funcin de los valores R1, R2 y las tensiones de entrada. Despejando Va de ambas ecuaciones:

Igualando ambas expresiones se obtiene la expresin final de la tensin de salida

Como se puede ver esta configuracin amplifica o atena la diferencia existente entre las dos entradas V2 y V1.

CIRCUITO SEGUIDOR DE TENSIN (BUFFER)

En el amplificador operacional en modo Seguidor de Tensin, la tensin de la seal de entrada, Vin, es igual a la tensin de salida, Vout, es decir, la seal de salida sigue a la de entrada, de ah su nombre.

Estos circuitos tratan de aprovechar las caractersticas de alta resistencia de entrada y baja de salida de los amplificadores operacionales. Se utiliza como buffer, para eliminar efectos de carga, pero su uso ms corriente es el de adaptador de impedancias de diferentes etapas (conectar un dispositivo de gran impedancia a otro con baja impedancia o viceversa).

El amplificador operacional en modo Seguidor de Tensin, la tensin de la seal de entrada, Vin, es igual a la tensin de salida, Vout, es decir, la seal de salida sigue a la de entrada, de ah su nombre.Estos circuitos tratan de aprovechar las caractersticas de alta resistencia de entrada y baja de salida de los amplificadores operacionales. Se utiliza como buffer, para eliminar efectos de carga, pero su uso ms corriente es el de adaptador de impedancias de diferentes etapas (conectar un dispositivo de gran impedancia a otro con baja impedancia o viceversa).

FUNCIONAMIENTO Y CLCULOS (BUFFER)

A la vista del circuito de la imagen y aplicando el concepto de cortocircuito virtual, tenemos que I1=0 y la tensin en la entrada no-inversora es igual que la tensin de la entrada inversora, con lo que se puede afirmar que Vin=Vout. Tambin se puede decir que I2=0, con lo cual la carga demandar la corriente por I3 nicamente, permaneciendo aisladas la entrada y la salida del amplificador operacional.

Resumiendo, como la tensin en las dos patillas de entrada es igual, la tensin de salida ser:

Este circuito presenta la ventaja de que la impedancia de entrada es elevadsima y la de salida prcticamente nula. Puede ser til, por ejemplo, para poder leer la tensin de un sensor con una intensidad muy pequea, que no afecte apenas a la medicin. De hecho, es un circuito muy recomendado para realizar medidas de tensin lo ms exactas posibles, pues, al medir la tensin del sensor, la corriente pasa tanto por el sensor como por el voltmetro, y la tensin a la entrada del voltmetro depender de la relacin entre la resistencia del voltmetro y la resistencia del resto del conjunto formado por sensor, cableado y conexiones.

FUENTES DE CORRIENTES CONTROLADAS POR TENSION (FUENTES CONTROLADAS)

Se entiende por fuente controlada cualquier fuente de voltaje, corriente o mixta cuyo valor dependa de una cantidad cualquiera. Si esa cantidad es independiente del circuito la fuente se denomina fuente independiente; si la cantidad controlada es una de las variables del circuito la fuente se llamar fuente dependiente. Estas ltimas en realidad no se comportan matemticamente como fuentes sino ms bien como impedancias controladas. Tambin hay dos tipos de fuentes controladas de corriente:

a) Fuente de corriente controlada por tensin. K tiene unidades de conductancia (siemens), vx es la tensin de control.

b) Fuente de corriente controlada por corriente. K es adimensional, ix es la corriente de control.

Las fuentes controladas se utilizan para obtener el modelo de un gran nmero de dispositivos electrnicos como: vlvulas de vaco, transitores, FET, amplificadores operacionales, etc.Las fuentes de tensin y corriente, a pesar de ser elementos activos, se pueden comportar como elementos pasivos, lo cual quiere decir que en lugar de entregar energa la absorben (consumen), igual que un resistor.

INSTRUMENTACIN

Multmetro Digital (DMM)Los multmetros digitales DMM (Digital Multi Meter) son instrumentos que miden mltiples magnitudes analgicas dando el valor de la medicin a travs de un nmero de x dgitos. Son el instrumento ms adecuado para medir tensiones e intensidades -en continua y alterna- (frecuencia por debajo de las centenas de khz) y resistencias. Consiste bsicamente de un amplificador de tensin continua A cuya salida es proporcional a la magnitud a medir. [En un amplificador la relacin entre la tensin de entrada Vi y la de salida Vo es: Vo = Vi*A . La misin del mismo en este caso es adaptar la tensin de entrada Vi a los niveles de tensin que necesita la etapa siguiente, el ADC. La magnitud a medir (tensin, corriente o resistencia, etc.) se transforma siempre por distintos medios- a una tensin vi que es a su vez la entrada al amplificador A , cuya tensin de salida vo se transformar a un valor digital XX mediante un conversor analgico digital ADC (Analogic to Digital Converter). Este valor luego se enva para su lectura a un display digital.

OSCILOSCOPIOPara observar la evolucin temporal de una seal de tensin (analgica o digital), se puede usar un osciloscopio; la mayora de estos requiere que dicha seal sea peridica, tal que puedan "dibujarla" de manera precisa en la pantalla. No obstante, existen osciloscopios especiales, como ser los digitales, capaces de representar una seal no repetitiva; para ello disponen de algn sistema de memoria.El osciloscopio cuenta con un tubo de rayos catdicos, en cuya pantalla se puede ver tal evolucin. En el interior del mismo, hay un can de electrones emitiendo constantemente un haz centrado (que produce un punto luminoso en la pantalla) y dos juegos de placas deflectoras, las horizontales y las verticales.El esquema del tubo de rayos catdicos es el siguiente:

La siguiente imagen ilustra los controles bsicos de un osciloscopio analgico:

GENERADORES DE SEAL

La necesidad de contar con fuentes de seales de distinto tipo y caractersticas hace del uso frecuente en los laboratorios de generadores de seal. Es difcil hacer una clasificacin dado que muchas de sus prestaciones son comunes. Sin embargo, atendiendo a las reas de aplicacin, se pueden distinguir los siguientes tipos: generadores de audio; generadores de funcin; generadores de pulsos y generadores de radio frecuencia.A continuacin se ve un resumen de las caractersticas ms importantes de cada uno de ellos.

Generadores de audio: Forma de onda: entregan esencialmente onda senoidal de muy baja distorsin (tpicamente 0.05%). Tambin pueden proveer ondas cuadradas. Frecuencia: cubren el rango de 20Hz a 20kHz, algunos modelos pueden llegar hasta 100kHz. Impedancia de salida: 600. rea de aplicacin: laboratorios de audio.

Generadores de funcin: Forma de onda: triangular, rampa, rectangular y pulso. Onda senoidal conformada (distorsin 0.5%). Todas con nivel de continua (DC offset ) ajustable. Frecuencia: desde 0.001Hz hasta 40MHz Barrido en frecuencia: linear y logartmico. Modulacin: en amplitud y frecuencia. Impedancia de salida: 50. rea de aplicacin: Pruebas de amplificadores; ensayo de estabilidad, distorsin y respuesta de servo-sistemas; generador de propsitos generales.

Generadores de pulsos:

Forma de onda: pulso rectangular Frecuencia: desde 100Hz hasta 250MHz Duracin de pulso: variable desde 2ns hasta 5ms algunos con posibilidad de variar los tiempos de subida (rise time) y bajada (fall time) Perodo de repeticin: desde 4ns hasta 10ms Disparo externo (trigger) Impedancia de salida: 50 Area de aplicacin: Electrnica de alta velocidad (nuclear) y digital Generadores de radio frecuencia: Forma de onda: senoidal Rango de frecuencias: depende de las bandas

Modulacin de amplitud: desde 0% hasta 95% Impedancia de salida: 50 rea de aplicacin: prueba y alineacin de equipos de recepcin y transmisin en RF.

La siguiente imagen ilustra el aspecto de un generador de seal.

INTRODUCCIN

El nombre de amplificador operacionalderiva del concepto de un amplificadordc(amplificador continuo) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas caractersticas de operacin estaban determinadas por los elementos de realimentacin utilizados. Cambiando los tipos y disposicin de los elementos de realimentacin, podan implementarse diferentes operaciones analgicas; en gran medida, las caractersticas globales del circuito estaban determinadasslopor estos elementos de realimentacin. De esta forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al nacimiento de una nueva era en los conceptos de diseo de circuitos.En este trabajo se mostrara algunas definiciones bsicas del amplificador operacional, entre ellas esta el amplificador inversor, sumador, diferencial, restador y bufferTambin las diferentes aplicaciones con respecto a las corrientes que son manipulables y su diferente instrumentacin.

CONCLUSIN

Todas las caractersticas de los circuitos que se han mostrado son importantes, puesto que, son las bases para la completa fundamentacin de la tecnologa de los circuitos amplificadores operacionales. Las 5 definiciones bsicas que describen al amplificador ideal son fundamentales, y a partir de estos se desarrollan los tres principales temas de la teora de los amplificadores operacionales, los cuales repetimos aqu:1.- La tensin de entrada diferencial es nula2.- No existe flujo de corriente en ninguno de los terminales de entrada3.- En lazo cerrado, la entrada (-) ser regulada al potencial de entrada (+) o de referencia.Estos tres temas se han mostrado en todos los circuitos bsicos y sus variaciones. En la configuracin inversora, los conceptos de corriente de entrada nula, y tensin de entrada diferencial cero, dan origen a los conceptos de suma y tierra virtual, donde la entrada inversora se mantiene por realimentacin al mismo potencial que la entrada no inversora y su masa. La configuracin diferencial combina los conceptos de la entrada inversora y no inversora, mostrando el ideal de la similitud de la amplificacin diferencial y el rechazo de la seal en modo comn. Las variaciones del inversor ponen de nuevo en manifiesto los principios bsicos. En todos estos circuitos se ve tambin cmo el funcionamiento est solamente determinado por los componentes conectados externamente al amplificador.Hasta este momento se ve definido el AO en sentido ideal y se ha examinado sus configuraciones bsicas. Con una definicin adicional, la simbologa del dispositivo, se llegara al mundo real de los dispositivos prcticos, examinando sus desviaciones respecto al ideal, y se ve cmo se podrn superar.

BIBLIOGRAFIA

http://www.scuolaelettrica.it/escuelaelectrica/elettronica/differe2.phphttp://daqcircuitos.net/index.php/circuitos-tipicos-con-amplificadores-operacionales/circuito-sumador/62-circuito-sumadorhttp://carlos-orrego.blogspot.com/2012/03/amplificador-sumador-y-restador.htmlhttp://www.qi.fcen.uba.ar/materias/iqi/opamp1.htmlhttp://grupo5laboratorio.blogspot.com/p/amplificador-restador-tp-6.htmlhttp://daqcircuitos.net/index.php/circuitos-tipicos-con-amplificadores-operacionales/circuito-seguidor-de-tension/81-circuito-seguidor-de-tensionhttp://cmap.upb.edu.co/rid=1149710721000_743077785_127882/Cap9.pdfhttp://www.eecis.udel.edu/~paredesj/docs/Guia_Circuitos_Electricos_Profesor_Jaime_Ramirez.pdfhttp://www.ib.cnea.gov.ar/~electronica/teoria/publico/Modulo1.pdf