Electrónica analógica: conceptos generales de amplificación (Presentación PowerPoint)

Introducción El amplificador ideal de voltaje A (Gp:) VE (Gp:) VS VS = A·VE (Gp:) El amplificador diferencial de voltaje (Gp:) Ad (Gp:) VS = Ad · (V1 – V2) (Gp:) V1 (Gp:) VS (Gp:) V2 (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) iE = 0 (Gp:) iS Impedancia de entrada infinita: iE = 0

El amplificador operacional ideal El amplificador diferencial de voltaje V1 VS V2 (Gp:) + (Gp:) – Ad ? ? (Gp:) + (Gp:) – Amplificador operacional ideal ¿Para qué sirve un amplificador que para cualquier entrada no nula tiene salida infinita? (Gp:) i1 = 0 (Gp:) i2 = 0

El amplificador operacional con realimentación negativa Sistema realimentado: VE VS VR (Gp:) A (Gp:) b (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) Amplificador operacional realimentado: (Gp:) VS (Gp:) VE (Gp:) VR (Gp:) VS = VE · (Gp:) A (Gp:) 1 + A · b (Gp:) R1 (Gp:) R2 (Gp:) A ? ? (Gp:) VS = VE · (Gp:) 1 (Gp:) b (Gp:) b = (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2 (Gp:) VS = VE · (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Amplificador de ganancia positiva: VS VE R1 R2 (Gp:) VS = VE · (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2 (Gp:) = VE · ( 1 + ) (Gp:) R2 (Gp:) R1 Se cumple la relación: V+ = V- (Gp:) V+ (Gp:) V- VS = Ad · (V+ – V-) (Gp:) Valor finito (Gp:) ? (Gp:) CERO Siempre que hay realimentación negativa, el voltaje de salida sube o baja hasta igualar estas dos voltajes.

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Amplificador de ganancia positiva: VS VE R1 R2 V+ = VE (Gp:) V+ (Gp:) V- La ganancia se puede calcular empleando la relación V+ = V- (Gp:) V- = VS · (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2 (Gp:) V+ = V- (Gp:) VE = VS · (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2 (Gp:) VS = VE · (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Amplificador de ganancia negativa: VS VE R1 R2 V+ = 0 V+ V- (Gp:) V+ = V- (Gp:) VS = VE · (Gp:) -R1 (Gp:) R2 (Gp:) i (Gp:) i (Gp:) i = (Gp:) VE – VS (Gp:) R1 + R2 V- = VS + i · R2 (Gp:) V- = VS + R1 · (Gp:) VE – VS (Gp:) R1 + R2 (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2 (Gp:) V- = VS · (Gp:) + VE · (Gp:) R1 (Gp:) R1 + R2

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Sumador inversor: VS V1 R1 R2 V+ V- V+ = V- V- = 0 iA = i1 + i2 V2 RA (Gp:) i2 (Gp:) i1 (Gp:) iA (Gp:) VS = -RA · ( + ) (Gp:) V1 (Gp:) R1 (Gp:) V2 (Gp:) R2 (Gp:) VS = – iA · RA (Gp:) i1 = (Gp:) V1 (Gp:) R1 (Gp:) i2 = (Gp:) V2 (Gp:) R2

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Sumador no inversor: VS V1 R1 RA V+ V- V+ = V- V2 RB R2 R3 (Gp:) V- = VS · (Gp:) RA (Gp:) RA + RB (Gp:) V+ = (Gp:) V1 (Gp:) R1 (Gp:) V2 (Gp:) R2 (Gp:) + (Gp:) 1 (Gp:) R1 (Gp:) 1 (Gp:) R2 (Gp:) + (Gp:) 1 (Gp:) R3 (Gp:) + (Gp:) VS = (Gp:) RA (Gp:) RA + RB (Gp:) · (Gp:) V1 (Gp:) R1 (Gp:) V2 (Gp:) R2 (Gp:) + (Gp:) 1 (Gp:) R1 (Gp:) 1 (Gp:) R2 (Gp:) + (Gp:) 1 (Gp:) R3 (Gp:) +

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Amplificador diferencial (restador): VS V1 R1 V+ V- V+ = V- V2 R2 (Gp:) V+ = V1 · (Gp:) R2 (Gp:) R1 + R2 (Gp:) V- = (Gp:) V2 (Gp:) R1 (Gp:) VS (Gp:) R2 (Gp:) + (Gp:) 1 (Gp:) R1 (Gp:) 1 (Gp:) R2 (Gp:) + R2 R1 (Gp:) V- = (Gp:) V2·R2 + VS·R1 (Gp:) R1 + R2 (Gp:) VS = (Gp:) R2 (Gp:) R1 (Gp:) · (V1 – V2)

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Conversor I-V: VS R V+ V- V+ = V- (Gp:) VS = -R · i i i V- = 0

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Conversor V-I: VE R1 V+ V- V+ = V- R2 R2 R1 (Gp:) iS = (Gp:) VE (Gp:) R1 RS (Gp:) iA (Gp:) iS (Gp:) iE (Gp:) iA (Gp:) iA (Gp:) v (Gp:) v (Gp:) iA = (Gp:) V- (Gp:) R1 (Gp:) iE = (Gp:) VE – V+ (Gp:) R1 iS = iE + iA (Gp:) iS = (Gp:) VE – V+ (Gp:) R1 (Gp:) + (Gp:) V- (Gp:) R1 La corriente de salida no depende de RS

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Seguidor de emisor: VS V+ V- V+ = V- (Gp:) VS = VE VE Este circuito se emplea para adaptar impedancias (Gp:) Equipo demedida (Gp:) señal muy débil (corriente máxima 50?A) (Gp:) VS (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) iE = 0

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Integrador: VS VE C R V+ V- (Gp:) i (Gp:) i VS = -VC (Gp:) VC (Gp:) i = (Gp:) VE (Gp:) R

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Integrador: VS VE C R V+ V- La integral de un voltaje constante es una rampa que tiende a infinito. En un circuito práctico es imposible evitar que exista una cierta componente de continua en las señales que maneja el operacional. Por lo que se suele añadir una resistencia de valor elevado en paralelo con el condensador. (Gp:) R2

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales Rectificador de precisión: En ocasiones puede ser necesario rectificar una señal de baja amplitud. (Gp:) VE (Gp:) + (Gp:) VS (Gp:) D (Gp:) R (Gp:) 1V (Gp:) VE (Gp:) + (Gp:) ideal (Gp:) 0,6V Con un diodo no se pueden rectificar señales de baja amplitud. Es necesario emplear un rectificador de precisión.

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Rectificador de precisión: VS VE R2 R1 D1 D2 En función del signo del voltaje de entrada conduce D1 o D2: Si VE > 0 conduce D2 y D1 está en bloqueo Si VE < 0 conduce D1 y D2 está en bloqueo

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Rectificador de precisión: VS VE R2 R1 (Gp:) D1 (Gp:) D2 Comprobamos el estado de los diodos D1 y D2: D2 conduce la corriente i D1 está en bloqueo VE > 0 (Gp:) i (Gp:) i (Gp:) i (Gp:) 0,6V (Gp:) i (Gp:) i = (Gp:) VE (Gp:) R1 VS = – i · R2 (Gp:) VD1 (Gp:) VS = VE · (Gp:) -R2 (Gp:) R1 VD1 = 0,6 – VS VD1 > 0

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Rectificador de precisión: VS VE R2 R1 (Gp:) D1 (Gp:) D2 Comprobamos el estado de los diodos D1 y D2: D1 conduce la corriente i’ D2 está en bloqueo VE < 0 (Gp:) i’ (Gp:) 0,6V (Gp:) i’ = (Gp:) -VE (Gp:) R1 (Gp:) VD2 (Gp:) VS = 0 VD2 = 0,6 VD2 > 0 (Gp:) i’

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Rectificador de precisión: VS VE R2 R1 D1 D2 Conclusión: Si VE > 0 se cumple: (Gp:) VS = VE · (Gp:) -R2 (Gp:) R1 Si VE < 0 se cumple: VS = 0 (Gp:) 1V (Gp:) VE

Aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales + – Rectificador de precisión: VS VE R2 R1 D1 D2 Cambiando la orientación de ambos diodos: Si VE > 0 se cumple: (Gp:) VS = VE · (Gp:) -R2 (Gp:) R1 Si VE < 0 se cumple: VS = 0 (Gp:) 1V (Gp:) VE