Capítulo 18 Amplificadores Operacionales

 

CAPÍTULO 18 AMPLIFICADORES OPERACIONALES ALUMNO: ESCALANTE BARAHONA ALAN MATERIA: ELECTRÓNICA ANALÓGICA

 

18.1 INTRODUCCIÓN A LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES •

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  La Figura 18.1 muestra el diagrama de bloques de un amplificador operacional. La etapa de entrada es un amplificador diferencial, seguida de más etapas de ganancia y de un seguidor de emisor push-pull de clase B. Dado que la primera etapa es un amplificador diferencial, determina deter mina las características de entrada del amplificador operacional.   En la mayoría de los amplificadores operacionales, la salida es asimétrica, como se muestra. Aplicando alimentaciones positiva y negativa, la salida asimétrica está diseñada para tener una valor de reposo igual a cero cero.. Así, una tensión de entrada cero, idealmente, generará una tensión de salida cero.

 

18.2 EL AMPLIFICADOR OPERA OPERACIONAL CIONAL 741 •

 El 741 se ha convertido en un estándar de la industria. Como regla, trate de utilizarlo como primera opción en sus diseños. En los casos que no se puedan cumplir las especificaciones del diseño con un 741, tendrá que buscar un amplif ampl ific icad ador or op oper erac acio iona nall me mejo jorr. Pu Pues esto to qu quee se tr trat ata a de un es está tánd ndar ar,, utilizaremos el 741 como dispositivo básico en muestras explicaciones. Una vez que comprenda el funcionamiento del 741, podrá pasar al estudio de otros amplificadores operacionales.

 

18.3 EL AMPLIFICADOR INVERSOR

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 El amplificador inversor es el circuito amplificador operacional más básico. Utiliza realimentación negativa para estabilizar la ganancia total de tensión. La razón por la que necesitamos estabilizar la ganancia total de tensión es porque AVOL es demasiado alta e inestable para cualquier uso si no se aplica alguna forma de realimentación. Por ejemplo, el 741C tiene una AVOL mínima de 20.000 y una ganancia máxima AVOL de más de 200.000. Una ganancia de tensión impredecible de esta magnitud y tal rango de variación no tiene ninguna utilidad sin realimentación.

 

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 Realimentación negativa inversora  La Figura 18.12 muestra un amplificador inversor, en el que no se muestran las tensiones de alimentación con el fin de mantener el esquema lo más simple posible. Es decir, estamos viendo el circuito equivalente en alterna. Una tensión de entrada vin excita la entrada inversora a través de la resistencia R1, lo que da lugar a una tensión de entrada inversora v2. La ganancia de tensión en lazo abierto amplifica esta tensión de entrada para generar una tensión de salida invertida. La tensión de salida se realimenta a la entrada a trav avés és de la re resi sisste tenc ncia ia de re real alim imen enttac ació iónn Rf Rf.. Es Esto to da lu lug gar a un una a realimentación negativa porque la salida está desfasada 180° respecto de la entrada. En otras palabras, a cualquier variación de v2 producida por la tensión de entrada se le opone una variación de la señal de salida.

 

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 Tierra virtual

La tierra virtual es difere diferente. nte. Este tipo de tierr tierra a se utili utiliza za frecuentemente frecuentemente como atajo analizar un amplificador inversor. Con una tierra virtual, el análisis de un amplificador inversor y los circuitos relacionados se simplifica increíblemente. El concepto de tierra virtual se basa en el amplificador operacional ideal. Cuando un amplificador operacional se considera ideal, su ganancia de tensión en lazo abierto es infinita y su resistencia de entrada también es infinita. Una tierra virtual no es muy habitual; es como la mitad de un punto de tierra ya que se comporta como un cortocircuito cortocircuito para la tensi tensión ón pero como un circuit circuitoo abierto para la corriente. Para recordar esta cualidad de media tierra, la Figura 18.13 utiliza utiliza una línea de puntos entre la entra entrada da inversora inversora y tierr tierra. a. La línea de puntos indica que no puede fluir corriente hacia tierra. Aunque la tierra virtual es una aproximación ideal, proporciona resultados muy precisos cuando se emplea con una realimentación negativa fuerte.

 

18.5 DOS APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL •

 Amplificador sumador

Cuando necesitamos combinar dos o más señales analógicas en una misma salida, la opción natural es el amplificador sumador mostrado en la Figura 18.23a. Con el fin de simplificar, el circuito sólo muestra dos entradas, pero podemos tener tantas entradas como precise la aplicación. Un circuito como éste amplifica cada una de las señales de entrada. La ganancia de cada canal o entrada viene dada por el cociente de la resistencia de realimentación y la correspondiente resistencia de entrada

 

18.6 CIRCUITOS INTEGRADOS LINEALES •

 Los amplificadores operacionales representan aproximadamente un tercio de todos los circuitos integrados lineales. Con los amplificadores operacionales pode po demo moss co cons nstr trui uirr un una a am ampl plia ia va vari ried edad ad de ci circ rcui uito to út útililes es.. Au Aunq nque ue el amplificador operacional es el circuito integrado lineal más importante, otros CI liline neal ales es co como mo am ampl plif ific icad ador ores es de au audi dioo, am ampl plif ific icad ador ores es de ví víde deoo y regulares de tensión también se emplean de forma importante.