Amplificadores
Amplificador Operacionales
Amplificador Diferencial a Transistores
Rc Rc
Re Re
R1
-Vee +Vcc
Input 1 Input 2
Amplificadores Operacionales
+ -(a) LF41 1CN N9C 8926 (b) 1 2 3 4 8 7 6 5 + -(c) Offset null Offset null Salida Entrada Inversora Entrada no inversora V-(Usualmente -15V) V+ (Usualmente +15V) no connection 411 top viewAmplificadores Operacionales
Reglas de Análisis
La
salida intenta hacer lo que sea
necesario
para
que
la
diferencia
de
voltajes de entrada sea cero.
Amplificadores Operacionales
Amplificadores Operacionales
R1
R2
out in
-+ B
A
0
V
V
A
B
1. Amplificador Inversor
El análisis es simple, siusamos las reglas de oro
1
2
R
Vin
R
Vout
1
2
R
R
Vin
1 1
) (
R A v v i
Amplificadores Operacionales
2. Amplificador no Inversor
Usando las reglas de oro
in out R2 R1 + -A
2
1
1
R
R
R
Vout
V
A
V
A= Vin
1
2
1
R
R
Vin
Amplificadores Operacionales
+
-in
out
3. Amplificador Seguidor
Amplificadores Operacionales
4. Fuentes de Corrientes con carga flotante
LOAD +
-R Vin
R
Vin
I
Amplificadores Operacionales
5. Fuentes de corrientes para cargas con Retorno a Tierra
L
O
A
D
+ -R1
R2
R +Vcc
Q1
Iout o
Amplificadores Operacionales
Fuentes de corrientes para cargas con Retorno a Tierra
Iout
R1 R2
R3
Q2
Q1
+
-+
-+Vcc
Amplificadores Operacionales
Fuente de corriente FET/bipolar para corrientes elevadas
LOAD
R2
1k
R1 100
-15V +15V
Vin
Q1
2N5459
Q2
2N5192
Iout=Vin/100
+Vcc
+
-Amplificadores Operacionales
Las reglas de oro I y II se cumplen solamente si el amplificador
operacional se encuentra en la región activa
La realimentación debe ser dispuesta de manera que sea negativa.
Siempre debe existir realimentación en dc para un circuito con
amplificadores operacionales.
Muchos op-amps tienen límite de entrada diferencial máximo
relativamente pequeño
Amplificadores Operacionales
Amplificadores Operacionales
1. Convertidor de Corriente a Voltaje Ideal.
1M
+
-
Diodo fotovoltaico
Output (+)
10k
+
-Output (+) Entrada de luz
LPT 100 base sin conexión
+15V
(a) convertidor de corriente a voltaje. (b) Convertidor I-V con fototransistor
Amplificadores Operacionales
2. Amplificador Diferencial.
R1
R1
R2
R2
Vout
V1
V2
+
-) V V ( R R
Vout 2 1
1
2
V5
Amplificadores Operacionales
3. Amplificadores de Instrumentación.
Amplificadores Operacionales
4. Amplificador Diferencial de Precisión
.
250k 0.01%
250 0.01% R1
R2
R3
R4
R5 R6
R7
250 0.01%
247k 0.01% 20M (250k||20M)
3.74k 1% 12.7k 1%
5k trim CMRR
trim offset -VEE
+
-Amplificadores Operacionales
+ -R1 it X R1 R2 R3 i1 i2 i3 vo V1 V2 V35. Amplificador Sumador Inversor
Amplificadores Operacionales
6. Amplificador Sumador no Inversor
+ -RB R1 R2 R3 Vo V1 V2 V3 RA
RP=R1||R2||R3
VB
VB
1 2 3
3 3 2 2 1 1
1
R
||
R
||
R
Amplificadores Operacionales
7. Amplificador de Puente: Aplicaciones
Circuito puente básico. Excitación de voltaje y
lectura de voltaje
E0
R1 R2
R3 R4
+
-Vin
in in R R R V
V R R R E 3 2 2 4 1 1
0
in V R R R R R R R R E 3 2 4 1 3 2 4 1 0 1 1
Balanceado
E
0
0
ifAmplificadores Operacionales
Amplificador de Puente
E0 R1=R(1+X) R2=R R3=R R4=R + -Vin Vin 2 1 Vin ) x 1 ( R R ) x 1 ( R
E0
X 4 Vin E 2 X 1 X 4 Vin E Vin ) X 2 ( 2 X 2 X 2 2 E 0 0 0
For X<<1
Amplificadores Operacionales
Amplificador de Puente
E0 R(1+X) R R(1+x) R + -X Vin E X X Vin E Vin X X E Vin ) X ( R R R ) X ( R R ) X ( R E 2 2 1 2 2 1 1 1 0 0 0 0
For X<<1
Amplificadores Operacionales
Amplificador de Puente
E0 R(1+X) R(1-X) R(1+X) R(1-X) + -Vin
XVin
E
Vin
X
X
E
Vin
R
)
X
(
R
R
)
X
(
R
E
0 0 02
1
1
2
1
2
1
Amplificadores Operacionales
Amplificador de Puente
E0 R R + -R
)
X
1
(
2
R
) X 1 ( 2 R VinVin
X
E
Vin
R
R
RX
R
E
Vin
R
)
X
(
R
E
2
2
2
1
1
0 0 0
Amplificadores Operacionales
En esta aplicación aunque se mantiene un equilibrio de voltaje a través del puente, la corriente no es anulada
Amplificadores Operacionales
Puente Activo
R R(1+X)
R R
Vin
AI +
-+Vs
-Vs V1
V2
RG
2 Vin CMV
) V V ( G
E0 1 2
Amplificadores Operacionales
8. Amplificadores de Potencia
1.0k 1.0k
10k Salida in +
-+Vcc
Amplificadores Operacionales
8. Amplificadores de Potencia
Salida
+Vcc
-Vcc
+
Amplificadores Operacionales
9. Fuente de Alimentación
10k 4.3k
5.6k 5.6V
2N4734 +
-741 2n3725
2n3055 + Disipador de calor
Salida +10V (Regulado)
0 a 1A
Amplificadores Operacionales
Amplificadores Operacionales
1.Accionador de conmutador de potencia.
L
o
ad
1.0k
2N3055 +Vcc
Amplificadores Operacionales
2. RECTIFICADOR ACTIVO
(Vout) (Vout)
R 10k Vin
+
-
-+
Amplificadores Operacionales
RECTIFICADOR ACTIVO
Una caída de
diodo
Salida
Entrada
Salida del
Op-amp
0
V
EEV
ccAmplificadores Operacionales
RECTIFICADOR ACTIVO
(Vout) (Vout)
10k Vin
+
-
-+ 10k
D1
D2
Amplificadores Operacionales
1. COMPENSACION
2. PRODUCTO GANANCIA-ANCHO DE BANDA
3. VOLTAGE OFFSET DE ENTRADA
4. CORRIENTES DE POLARIZACION DE ENTRADA
5. SLEW-RATE
6. ALIMENTACIÓN
Amplificadores Operacionales
2. PRODUCTO GANANCIA-ANCHO DE BANDA
Gain
Ganancia de
lazo Abierto
Ganancia
Ideal
Constante
Ganancia Ancho
de Banda
Frecuency
Amplificadores Operacionales
4. CORRIENTES DE POLARIZACION DE ENTRADA
10k
+
-100k
9.1k
bipolar op-amp
Amplificadores Operacionales
Amplificadores Operacionales
1. Circuito detector de picos
Vin
Vout
Amplificadores Operacionales
+
-Vin
out +
-Circuito detector de picos
Amplificadores Operacionales
Circuito detector de picos
A m p l i t u d
tiempo
Amplificadores Operacionales
+
-Vin
Vout +
-47k
D1 1N3595
D2 1N3595
0.01uF Polystrene OPA111B
OPA111B X
Amplificadores Operacionales
+
-Signal input
Output +
--15V IC1
IC2
C Q1
+15
-15
sample
hold
Sample and Hold
Amplificadores Operacionales
Sample and Hold
S/H con un solo chip LF398
Señal de
entrada Salida
+
-+
-Entrada del S/H
FET switch
30k
300 0.001uF (externo) 3
6
Amplificadores Operacionales
2. ABSORCION DIELÉCTRICA
C
R
1R
2C
1C
2Modelo.
polypropylene
polystrene
teflon 0.1
0.01
0.001
10us 100us 1ms 10ms Voltage
memory %
Tiempo despues de un pulso
Amplificadores Operacionales
Funcionamiento de S/H en sistemas DAQ
)
t
f
2
(
Asen
vi
Por ejemplo si se tiene una señal de entrada senoidal de amplitud A y frecuencia f, siendo convertida por un convertidor monolítico de 8 bits con un tiempo de conversión de 100 us.
)
t
f
2
cos(
fA
2
dt
dv
i
La velocidad de cambio de la señal de entrada está dada por:
max
dt
dv
i
y la máxima velocidad de cambio está dada por
Amplificadores Operacionales
Si el valor de plena escala FS es 2A, tenemos.
tc
2
A
2
fA
2
n
tc
2
1
f
n,
tc
2
1
max
f
8Amplificadores Operacionales
Funcionamiento de S/H en sistemas DAQ
+1
S/H Control Entrada
Analógica, vi
S1
Ch
Amplificadores Operacionales
Amplificadores Operacionales
Circuito Fijador De Voltaje
10k 5.1k
+15
Vin
Vout
Amplificadores Operacionales
Salida del
Op-amp
“glitches”
t
+15
+10
Vin y Vout
Vin
Vout
Circuito Fijador De Voltaje
Amplificadores Operacionales
Circuitos de valor absoluto.
R
R
R
R
R/2
+
-+ -input
output
Amplificadores Operacionales
R1 10k 1%
+ -input
output
+ -R2 10k 1%
R3 10k
x
-Vee +Vcc
+Vcc
IC1 3160
IC2 3160
Circuitos de valor absoluto.
Amplificadores Operacionales
dt dV C RVin out
te
tan
cons
dt
V
RC
1
V
out
in
R C out in -+
Figura 48. Integrador Clásico
ó
Amplificadores Operacionales
Circuitos Integradores
-+
-+ +15
-15
MOSFET canal n
-15
Salida solamente
positiva
-+ 0 -10
JFET canal n
22M
1uF
100k R1
R2
Amplificadores Operacionales
100k
+
-100k
5.1k
100k
1.0k
Amplificadores Operacionales
Circuitos Diferenciadores.
dt
dV
RC
V
out
inR C
out in
-+ ic
ic
R C
out
-+ in
Amplificadores Operacionales
Circuitos Diferenciadores
R2
C1
out
-+ in
411 100k
C2 50pF
0.01uF 1.0k
R1
Amplificadores Operacionales
Polarizando amplificadores ac con un solo alimentador de potencia (monopolar).
Salida
R4
R3
+
-411
100k 1.0k
R1
220k
R2
220k +V
+20
C1
0.22uF
C2
15uF
C3
15uF Entrada
Amplificadores Operacionales
Amplificador dc para funcionamiento con un solo alimentador
Entrada Positiva
R2
R1
+
-R3
+V
Salida Positiva Fuente de
Amplificadores Operacionales
COMPARADORES Y SCHMITT TRIGGERs
+5
1.0k +
-Vin
LF311
Amplificadores Operacionales
5
Comentarios sobre comparadores
Ya que no existe realimentación negativa, la regla de oro 1, no se cumple;
La ausencia de realimentación negativa significa que la impedancia de entrada diferencial no es elevada hasta los altos valores característicos de circuitos con amplificadores operacionales.
Amplificadores Operacionales
Schmitt Trigger
R2 R1 +15
Transición Múltiple
-+
Sin realimentacion
Amplificadores Operacionales
Schmitt Trigger
Entrada
Punto de disparo
(Voltaje en la otra entrada del
comparador)
Salida
Amplificadores Operacionales
Schmitt Trigger
R2
R1
+10
-+
Con realimentación
R3
100k 10k
10k
R4
Amplificadores Operacionales
La salida depende tanto del voltaje de entrada, como do su historia reciente, un efecto llamado histéresis. Esto se puede ilustrar con un diagrama de salida contra entrada.
Schmitt Trigger
+5.0 +4.76
+5.0
0 Salida
Entrada Umbral alto Umbral Bajo
4.0 4.5 5.0 +5
S
al
id
a
Entrada