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Amplificador Diferencial a Transistores

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Academic year: 2019

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(1)

Amplificadores

(2)

Amplificador Operacionales

Amplificador Diferencial a Transistores

Rc Rc

Re Re

R1

-Vee +Vcc

Input 1 Input 2

(3)

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 view

(4)

Amplificadores Operacionales

Reglas de Análisis

La

salida intenta hacer lo que sea

necesario

para

que

la

diferencia

de

voltajes de entrada sea cero.

(5)

Amplificadores Operacionales

(6)

Amplificadores Operacionales

R1

R2

out in

-+ B

A

0

V

V

A

B

1. Amplificador Inversor

El análisis es simple, si

usamos las reglas de oro

1

2

R

Vin

R

Vout

1

2

R

R

Vin

(7)
(8)
(9)
(10)

   

1 1

) (

R A v v i

(11)
(12)
(13)
(14)
(15)

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

(16)
(17)
(18)

Amplificadores Operacionales

+

-in

out

3. Amplificador Seguidor

(19)

Amplificadores Operacionales

4. Fuentes de Corrientes con carga flotante

LOAD +

-R Vin

R

Vin

I

(20)

Amplificadores Operacionales

5. Fuentes de corrientes para cargas con Retorno a Tierra

L

O

A

D

+ -R1

R2

R +Vcc

Q1

Iout o

(21)

Amplificadores Operacionales

Fuentes de corrientes para cargas con Retorno a Tierra

Iout

R1 R2

R3

Q2

Q1

+

-+

-+Vcc

(22)

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

+

(23)

-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

(24)

Amplificadores Operacionales

(25)

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

(26)

Amplificadores Operacionales

2. Amplificador Diferencial.

R1

R1

R2

R2

Vout

V1

V2

+

-) V V ( R R

Vout 2 1

1

2 

V5

(27)

Amplificadores Operacionales

3. Amplificadores de Instrumentación.

(28)

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

+

(29)

-Amplificadores Operacionales

+ -R1 it X R1 R2 R3 i1 i2 i3 vo V1 V2 V3

5. Amplificador Sumador Inversor

(30)

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

(31)

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

if

(32)

Amplificadores 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

(33)

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

(34)

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 0

2

1

1

2

1

2

1

(35)

Amplificadores Operacionales

Amplificador de Puente

E0 R R + -R

)

X

1

(

2

R

) X 1 ( 2 R Vin

Vin

X

E

Vin

R

R

RX

R

E

Vin

R

)

X

(

R

E

2

2

2

1

1

0 0 0





(36)
(37)

Amplificadores Operacionales

En esta aplicación aunque se mantiene un equilibrio de voltaje a través del puente, la corriente no es anulada

(38)

Amplificadores Operacionales

Puente Activo

R R(1+X)

R R

Vin

AI +

-+Vs

-Vs V1

V2

RG

2 Vin CMV

) V V ( G

E012

(39)

Amplificadores Operacionales

8. Amplificadores de Potencia

1.0k 1.0k

10k Salida in +

-+Vcc

(40)

Amplificadores Operacionales

8. Amplificadores de Potencia

Salida

+Vcc

-Vcc

+

(41)

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

(42)

Amplificadores Operacionales

(43)

Amplificadores Operacionales

1.Accionador de conmutador de potencia.

L

o

ad

1.0k

2N3055 +Vcc

(44)

Amplificadores Operacionales

2. RECTIFICADOR ACTIVO

(Vout) (Vout)

R 10k Vin

+

-

-+

(45)

Amplificadores Operacionales

RECTIFICADOR ACTIVO

Una caída de

diodo

Salida

Entrada

Salida del

Op-amp

0

V

EE

V

cc

(46)

Amplificadores Operacionales

RECTIFICADOR ACTIVO

(Vout) (Vout)

10k Vin

+

-

-+ 10k

D1

D2

(47)

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

(48)

Amplificadores Operacionales

2. PRODUCTO GANANCIA-ANCHO DE BANDA

Gain

Ganancia de

lazo Abierto

Ganancia

Ideal

Constante

Ganancia Ancho

de Banda

Frecuency

(49)

Amplificadores Operacionales

4. CORRIENTES DE POLARIZACION DE ENTRADA

10k

+

-100k

9.1k

bipolar op-amp

(50)

Amplificadores Operacionales

(51)

Amplificadores Operacionales

1. Circuito detector de picos

Vin

Vout

(52)

Amplificadores Operacionales

+

-Vin

out +

-Circuito detector de picos

(53)

Amplificadores Operacionales

Circuito detector de picos

A m p l i t u d

tiempo

(54)

Amplificadores Operacionales

+

-Vin

Vout +

-47k

D1 1N3595

D2 1N3595

0.01uF Polystrene OPA111B

OPA111B X

(55)

Amplificadores Operacionales

+

-Signal input

Output +

--15V IC1

IC2

C Q1

+15

-15

sample

hold

Sample and Hold

(56)

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

(57)

Amplificadores Operacionales

2. ABSORCION DIELÉCTRICA

C

R

1

R

2

C

1

C

2

Modelo.

polypropylene

polystrene

teflon 0.1

0.01

0.001

10us 100us 1ms 10ms Voltage

memory %

Tiempo despues de un pulso

(58)

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

(59)

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

8

(60)

Amplificadores Operacionales

Funcionamiento de S/H en sistemas DAQ

+1

S/H Control Entrada

Analógica, vi

S1

Ch

(61)

Amplificadores Operacionales

(62)

Amplificadores Operacionales

Circuito Fijador De Voltaje

10k 5.1k

+15

Vin

Vout

(63)

Amplificadores Operacionales

Salida del

Op-amp

“glitches”

t

+15

+10

Vin y Vout

Vin

Vout

Circuito Fijador De Voltaje

(64)

Amplificadores Operacionales

Circuitos de valor absoluto.

R

R

R

R

R/2

+

-+ -input

output

(65)

Amplificadores Operacionales

R1 10k 1%

+ -input

output

+ -R2 10k 1%

R3 10k

x

-Vee +Vcc

+Vcc

IC1 3160

IC2 3160

Circuitos de valor absoluto.

(66)

Amplificadores Operacionales

        dt dV C R

Vin out

te

tan

cons

dt

V

RC

1

V

out

in

R C out in -+

Figura 48. Integrador Clásico

ó

(67)

Amplificadores Operacionales

Circuitos Integradores

-+

-+ +15

-15

MOSFET canal n

-15

Salida solamente

positiva

-+ 0 -10

JFET canal n

22M

1uF

100k R1

R2

(68)

Amplificadores Operacionales

100k

+

-100k

5.1k

100k

1.0k

(69)

Amplificadores Operacionales

Circuitos Diferenciadores.

dt

dV

RC

V

out

in

R C

out in

-+ ic

ic

R C

out

-+ in

(70)

Amplificadores Operacionales

Circuitos Diferenciadores

R2

C1

out

-+ in

411 100k

C2 50pF

0.01uF 1.0k

R1

(71)

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

(72)

Amplificadores Operacionales

Amplificador dc para funcionamiento con un solo alimentador

Entrada Positiva

R2

R1

+

-R3

+V

Salida Positiva Fuente de

(73)
(74)

Amplificadores Operacionales

COMPARADORES Y SCHMITT TRIGGERs

+5

1.0k +

-Vin

LF311

(75)

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.

(76)

Amplificadores Operacionales

Schmitt Trigger

R2 R1 +15

Transición Múltiple

-+

Sin realimentacion

(77)

Amplificadores Operacionales

Schmitt Trigger

Entrada

Punto de disparo

(Voltaje en la otra entrada del

comparador)

Salida

(78)

Amplificadores Operacionales

Schmitt Trigger

R2

R1

+10

-+

Con realimentación

R3

100k 10k

10k

R4

(79)

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

Figure

Figura 48.  Integrador Clásico

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