LECCION 3 AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Es el circuito integrado más usado, es muy versátil pues cambiando el circuito
externo se pueden obtener cientos de funciones y aplicaciones diferentes.
Se llama operacional por que se pueden realizar varias operaciones
aritméticas y de cálculo sobre voltajes análogos. Su función básica es
amplificar la diferencia entre dos voltajes de entrada:

Vo = Ad (Vo-Vb)

Donde:
Ad: Es la ganancia diferencial de voltaje.
El amplificador operacional (AO) se acerca en la practica a un amplificador ideal:

Amplificador ideal
AO
Ad
¥
100000 o más
Zi
¥
2MW o más
Zo
0
200MW o menos

En consecuencia los análisis de circuitos con amplificadores operacionales se pueden hacer
considerando un amplificador ideal sin que se presenten errores grandes:

Hay dos formas de conectar al AO o la fuente de alimentación DC, y de eso dependen los
rangos de voltajes de entrada que se pueden aplicar y el voltaje de salida que obtendremos

Rango permitido para voltajes de entrada Va y Vb
0 a Vcc V- a V+
Rango obtenido en la salida (Vo)
» 1v a » (Vcc - 1v) » ((V-) + 1v) a » ((V+) -1v)

Por ejemplo: un AO conectado a una fuente sencilla de 10v, acepta voltajes de entrada de 0 a 10v,
y da en la salida de 1 a 9v; se alimenta a una fuente dual de ±6v permite a la entrada voltajes de -6v a
+6v y la salida entrega de -5 a+5v aproximadamente.

SATURACIÓN

Debido a los valores tan grandes de amplificación, la ecuación del AO solo se cumple cuando Va - Vb
es muy pequeño, menor a 150 mV, si la diferencia de entrada es mayor no se cumple la ecuación y el
integrado entra en estado de saturación donde el voltaje de salida permanece en (V+) -1v, la diferencia
de entrada es positiva y permanece en (V-) + 1v si la diferencia de entrada es negativa.
(Vcc - 1v y 1v en el caso de fuente sencilla).

Ejemplo:
Si un AO es alimentado con ± 12v y su ganancia de voltaje es AD = 100000, tenemos:

a) Va -Vb = 50mV Þ Vo = 100000 (50mV)= 5v y ese sería el voltaje en la práctica, por estar en el rango ±12v.
b) Va - Vb = -70mV ÞVo = 100000 (-70mV)= -7v, se obtiene ese voltaje en la practica por estar en el rango ±12v.
c) Va - Vb = 0.2mV Þ teóricamente Vo =100000(0.2mV)=20v, en la practica no se cumple y el AO se encuentra
saturado con la salida en :
VOH = (V+) - 1v = 12v - 1v = 11v.
d) Va - Vb = -1v Þ teóricamente Vo =100000(-1v)=-100000v, no está en el rango de funcionamiento del integrado
y se encuentra saturado en:
VOL = (V-) + 1v = -12v + 1v = -11v

En general para los análisis se considera que si el AO no está saturado: Vo -Vb » 0
Si una de las entradas se conecta a tierra, la otra se mantiene en » 0 voltios, y se le llama tierra virtual.

Otra consideración que se hace en análisis es que si Zi ® ¥, la corriente que toma el integrado por sus entradas es cero.

 

LECCION 4 APLICACIONES

Las aplicaciones del AO dependen del circuito extremo que se le conecte y consideremos las siguientes formas:

LECCION 5 COMPARADOR

Comparador de voltaje

Si Va >Vb hay saturación positiva
Vo = VOH

Si Va < Vb hay saturación negativa
Vo = VOL

Si Vi es mayor que la referencia V el integrado coloca su
salida en nivel alto si Vi es menor que Vz el integrado pone
la salida en nivel bajo.

 

LECCION 6 AMPLIFICADOR INVERSOR Y NO INVERSOR

Aplicaciones con retroalimentación negativa

Va = 0 y como Va - Vb = 0 Þ Vb=0
Voltaje en el circuito de salida:
VE = Vi - Vb = Vi -0 = Vi
Voltaje en el circuito de salida:
Vs = Vo -Vb = Vo - 0 = Vo
Por ley de OHM:
              

Como la corriente que entra al integrado es cero Þ IE = -IR entonces:
Vi/ZE = - Vo/ZR de donde Vo/Vi = - ZR/ZE

Esta ecuación se estudia en el dominio S, donde se usan ZR (S) y ZE(S) y del resultado se analiza la aplicación.

Amplificador Lineal Inversor

Sirve para amplificar voltajes tanto DC como AC, la señal de salida tiene la
misma forma de la entrada pero con signo negativo por lo que se tiene un
ángulo de fase de 180°, de ahí su nombre de inversor.

 

Amplificador Lineal Inversor de Ganancia Variable

Como Rc es variable así mismo la amplificación es variable.