Bueno gente de T! siguiendo la onda de la electronica aca les dejo info sobre como funciona un A.O. (amplificador operacional) y sus diferentes usos bastante util bueno que lo disfruten ojla que les sirva

Amplificadores operacionales

Amplificador diferencial.

Es un amplificador con dos entradas, dos alimentaciones (positiva y negativa con respecto a masa), y una o dos salida.

Amplificadores Operacionales: funcionamiento, diferenetes us

Como tensiones de salida Vs pueden tomarse: Vc1, Vc2 o Vc2-Vc1 (salida flotante)

El amplificador diferencial tiene por objeto amplificar la diferencia entre las tensiones aplicadas a sus entradas, proporcionando una salida Vs que no está influida (en pequeña medida) por cualquier tensión común a las señales de entrada.

electronicasiendo D la amplificación o ganancia.

Montaje con transistores de amplificador diferencial.

amplificadores operacionales

A la vista del circuito anterior y teniendo en cuenta que tanto T1 y T2 son iguales y que Rc1 y Rc2 también lo son:

Amplificadores Operacionales: funcionamiento, diferenetes ussi consideramos que introducimos una señal igual por V1 y V2, se tiene:electronica

con lo cual tenemos que la ganancia en modo común es 0.Si introducimos distintas señales por las entradas, el amplificador diferencial amplificará la diferencia entre las tensiones de entrada, con lo cual habrá una ganancia de tensión muy alta, la cual se denomina "Ganancia del amplificador en modo diferencial".Para mejorar el rendimiento del amplificador diferencial se suele conectar un generador de corriente constante en el emisor. Un circuito utilizado es el de la figura siguiente:

amplificadores operacionales

El amplificador diferencial quedará como:

Amplificadores Operacionales: funcionamiento, diferenetes us

Como se ve la ganancia de tensión a la salida es cero cuando las entradas son iguales:b) Suponemos:electronica


amplificadores operacionales


En este caso tenemos una ganancia de tensión alta al introducir señales diferentes.


Amplificador operacional.

Un amplificador operacional es un amplificador diferencial integrado, su empleo surgió inicialmente en el uso en cálculos matemáticos.Pueden ser utilizados en lazo abierto (open-loop) o con realimentación (closed-loop). Cuando se emplean en circuito abierto tienen una ganancia muy elevada (del orden del 105); con realimentación, la ganancia viene limitada por la relación entre la impedancia de realimentación dividida por la impedancia de entrada.Estos circuitos integrados están formados interiormente por tres etapas; entrada o diferencial, intermedia y salida.

Símbolo

Amplificadores Operacionales: funcionamiento, diferenetes us

Aunque exteriormente puedan tener distintos formatos, e interiormente distintos esquemas, las patillas sueles ser siempre las mismas:- Dos entradas: inversora y no inversora.- Una salida.- Dos terminales de alimentación.Además puede haber otros terminales dependiendo del tipo de operacional:- Para regulación del offset.- Para la compensación en frecuencia.- Para conectar la masa y efectuar diferentes compensaciones.

Alimentación.

El amplificador operacional puede ser polarizado, tanto con tensiones simples cómo con tensiones simétricas, si utilizamos tensiones simples, a la salida no podremos conseguir valores menores de 0V. EL valor de estas tensiones no suele ser fijo, dando los fabricantes un margen entre un máximo y un mínimo, no teniendo ninguna consecuencia en el funcionamiento del amplificador, el valor de tensión que se escoja, únicamente las tensiones de salida nunca superaran las tensiones de alimentación.

Amplificador operacional ideal.

Un amplificador operacional ideal debería reunir las siguientes características:a) Ganancia en lazo abierto (A) infinita.b) Ancho de banda infinito.c) Impedancia de entrada infinita.d) Impedancia de salida nula.Como consecuencia de estas características, tenemos:

electronica

Como A tiende a infinito, Vi tenderá a 0.Como Zent. Es muy elevada, Ii será 0.Cuando se cumple Ii=0 y Vi=0 se dice que en la entrada existe una tierra virtual o cortocircuito virtual.Cortocircuito virtual o tierra virtual es pues el hecho de que entre dos puntos se cumple que a efectos de tensión es un cortocircuito y a efectos de intensidad un circuito abierto. También podemos decir que es aquel punto de un circuito que estando a 0V de tensión, no consume corriente.

Saturación.

Si introducimos en un amplificador operacional (A.O.) una cierta tensión de entrada, a la salida obtendremos esa misma tensión de entrada multiplicada por la ganancia Vo=A(Vi). Por ejemplo. Si un A.O. tiene una ganancia de 100.000 e introducimos una tensión de 1 voltio, se comprende fácilmente que a la salida no tendremos 100.000 voltios, sino que la tensión de salida estará limitada por la tensión de alimentación, por consiguiente la máxima tensión de salida de un A.O. es la tensión de alimentación, más exactamente el 90% de dicha tensión de alimentación; cuando el A.O. está en esta situación se dice que está saturado.

Formas de trabajo.

Las formas de trabajo de A.O. se pueden agrupar en:a) Sin realimentación (lazo abierto).b) Con realimentación positiva. Con aplicación en los osciladores.c) Con realimentación negativa.También se pueden agrupar en dos:Aplicaciones no lineales (a y b).Aplicaciones lineales (c).

Parámetros fundamentales de un A.O.

Ganancia de tensión en bucle abierto.

Es como en todo amplificador, el cociente entre la tensión de salida y la de entrada cuando hay realimentación. En los A.O. actuales se alcanzan valores de 100.000 o más y es frecuente que el fabricante los especifique en dB.

Impedancia de entrada.

Normalmente expresa la parte resistiva vista desde los terminales de entrada. Son típicos los valores de algunos megaohmios.

Impedancia de salida Zo.

Es asimismo la parte resistiva vista desde los terminales de salida. Son típicos valores entre 100 y 200 ohmios.

Corriente de polarización de entrada (Input Bias Current).

Es la pequeña corriente que se deriva por los terminales de entrada. En general de del orden de algún microamperio.


Margen de tensiones de entrada Vi.

La tensión en los terminales de entrada no debe superar nunca la de alimentación, pues en caso contrario podría dañarse el circuito.

Margen de tensiones de salida.

Tal como hemos visto, la tensión máxima a la salida no puede ser superior a la de alimentación y cuando se alcanza esta tensión máxima de salida se dice que el A.O. está en saturación.

Tensión diferencial de descentrado a la salida (off-set).

En un A.O. ideal la tensión de salida es nula cuando ambas entradas se hallan a potencial cero. En la práctica no encontramos con que esto no se cumple, y aparecen en los circuitos internos de entrada pequeñas tensiones que, una vez amplificadas por la alta ganancia del dispositivo pueden llevar a la salida incluso hasta el estado de saturación. Para evitar este inconveniente la mayoría de A.O. poseen métodos externos de corrección, que será conveniente emplear en circuitos en los que se requiera alta precisión (por ejemplo en seguidores de tensión).

Relación de rechazo en modo común CMRR (Common mode rejection ratio).

En un A.O. ideal la salida es proporcional a la diferencia entre las señales de entrada, siendo ésta nula cuando el valor de ambas entradas es igual. En un A.O. real esto no se cumple exactamente, y entre dos pares de tensiones que mantengan la misma diferencia, la salida puede ser algo mayor en el caso de tensiones superiores. La CMRR es el cociente entre la amplificación diferencial y la de modo común; y cuanto mayor sea, más se acercará al caso ideal.

Frecuencia de transición.

A esta frecuencia la ganancia en ciclo abierto del A.O. se reduce a la unidad.

Velocidad de subida (stew-rate).

Es la velocidad de variación a la salida, y son valores típicos de 1V/ms a 10V/ms. Su principal afecto es limitar el ancho de banda de señales grandes.

Bueno ahora pasamos a los diferentes usos:

DIFERENCIADOR

Esta aplicación de los A.O., como en el caso anterior no es lineal al ser la señal de salida diferente en forma con la señal de entrada.

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Amplificadores Operacionales: funcionamiento, diferenetes us

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Si Ve es una rampa lineal, C se cargará con corriente constante que proporciona el A.O. pasando por R1 y produciendo en R1 una caída de tensión constante que será igual que la tensión de salida. Ejemplo:

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SEGUIDOR DE TENSIÓN

El seguidor de tensión es aquel circuito que proporciona a la salida la misma tensión que a la entrada, independientemente de la carga que se le acopla, que es tanto como decir, independientemente de la intensidad que se demande. Esta aplicación es importante en la amplificación de señales que teniendo un buen nivel de tensión son de muy baja potencia y por tanto se atenuarian en el caso de conectarlas a amplificadores de mediana o baja impedancia de entrada.

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A la vista del circuito de la figura y aplicando el concepto de cortocircuito virtual tenemos que I1=0 y la tensión en el terminal no inversor es igual que la tensión en el terminal inversor, con lo que podemos afirmar que Vi=Vo. También podemos decir que I2=0 con lo cual la carga demandará la corriente por I3 únicamente, permaneciendo aisladas la entrada y la salida del amplificador operacional.

INTEGRADOR

Este circuito, como se ve en la figura tiene realimentación negativa, con lo cual se podría pensar que es una aplicación lineal, pero no es así, se cumplen todas las cualidades para ser una aplicación lineal, es decir, masa virtual y el A.O. no trabaja a la saturación, y lo único que hace que no sea una aplicación lineal, es que la onda de salida es distinta en forma a la de entrada.

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electronica - Respuesta del circuito a un impulso.

Un impulso lo podemos descomponer como una sucesión de tensiones, constantes. Se ve que el circuito es un generador de corriente constante, con lo cual el condensador se carga con una tensión que varia linealmente, hasta alcanzar la tensión de saturación.

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En todo A.O. podemos decir que:

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por tanto si:

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con lo cual las corrientes I1 e I2:

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Como quedamos que Vx=0 quedará:

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al ser Ix=0, entonces: I1=I2 y por lo tanto:

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al final tenemos:

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Fórmula que nos indica que la tensión de salida Vo es la tensión de entrada Vi multiplicada por una ganancia R2/R1. El signo negativo de la expresión indica la inversión de fase entre la entrada y la salida.

- Impedancia de entrada:

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- Impedancia de salida:

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AMPLIFICADOR NO INVERSOR

Este circuito es muy parecido al inversor, la diferencia es que la señal se introduce por el terminal no inversor, lo cual va a significar que la señal de salida estará en fase con la señal de entrada y amplificada.El análisis matemático será igual que en el montaje inversor.

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Consideramos:

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Teniendo en cuenta que: Vy=Vi y Vx=Vi tenemos:

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Como se ve la ganancia de éste amplificador no puede ser menor que 1. Como en el caso del amplificador inversor R3 es igual a la combinada en paralelo de R2 y R1.

AMPLIFICADOR SUMADOR INVERSOR



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AMPLIFICADOR SUMADOR NO INVERSOR

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AMPLIFICADOR RESTADOR

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EMPLEO DE LOS A.O. EN FUENTES DE ALIMENTACIÓN

- Diagrama de bloques de una fuente de alimentación.

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- Bloque regulador/estabilizador con A.O.

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En este circuito el A.O. trabaja como amplificador no inversor, con ganancia variable.

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Se verifica:

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Como mínimo la tensión de salida será igual a la tensión de referencia. Simulación:
Supongamos que Ve = 25 / 22V y Vs = 21V
Ajustamos R2 para Vs = 10V Si:

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Si:

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- Protección contra sobreintensidad.

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Como se ve en el circuito, Rs, se calcula de tal manera que, cuando la corriente de salida supere un valor dado, en esa resistencia caigan 0,6/0,7V y Ts pase a conducir, con lo que Tp quedará mal polarizado B-E y dejará de conducir.

COMPARADOR DE TENSIÓN


Tienen como misión comparar una tensión variable con otra, normalmente constante, denominada tensión de referencia, dándonos a la salida una tensión positiva o negativa. Se basan en hacer trabajar a saturación los A.O. dando a la salida una tensión ±Vcc. Existen dos tipos básicos de comparadores:

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- Transferencia de salida en un circuito inversor. Se observa que:

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- Transferencia de salida en un circuito no inversor. Se observa que:

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MULTIVIBRADOR ASTABLE. GENERADOR DE ONDA CUADRADA.

Utilizando realimentación positiva y negativa a la vez en un operacional, es posible diseñar un oscilador de onda cuadrada, también denominado mutivibrador astable.

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En esencia el funcionamiento es el siguiente: por las propias asimetrías del circuito o del operacional, una de las entradas del operacional tendrá más tensión que la otra, lo que hará que en cuanto se conecte la alimentación entre en saturación. Si el A.O. está saturado positivamente, C1 se cargará a traves de R3. Esta tensión de C1 se compara con la tensión en R2 (que es una fracción de Vs) de forma que cuando Vc llegue a igualar a la tensión en R2 el A.O. (comparador) se equilibrara Vs=0V con lo que aplica 0V al terminal no inversor y como en el inversor hay una tensión VC positiva el operacional satura inmediatamente a negativo, estableciéndose una proceso de descarga y carga en sentido contrario del condensador, hasta que VC llega de nuevo a igualar la tensión en R1, momento en que el comparador se equilibra de nuevo Vs=0V, y como consecuencia se comparan los 0V en la entrada no inversora con la tensión negativa de C1 en la inversora, lo que hace que el A.O. sature a positivo. Se inicia así un nuevo cilo en el que se vuelve a repetir el proceso anterior y sucesivamente la Vs pasará de la saturación positiva a la negativa, con lo que la onda resultante será una onda cuadrada. A la hora de realizar los cálculos del circuito nos encontramos con un problema, ¿cuánto tiempo pasa en un condensador de tener una tensión a tener otra?. Esta pregunta la contestaremos con la siguiente expresión matemática:

electronicael periodo será T=2 t al ser t1 y t2 iguales. -

Obtención de frecuencias variables

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Obtención de t1 y t2 disntintos y variables

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MULTIVIBRADOR MONOESTABLE

Un circuito monoestable es un circuito que tiene un estado estable, en el que puede permanecer indefinidamente en ausencia de excitación externa. Cada vez que se le aplica un impulso de disparo la salida del circuito cambia de estado, pasando a otro llamado metaestable, permaneciendo en éste un cierto tiempo, determinado por los elementos el circuito, finalizado el cual vuelve al estado estable.

amplificadores operacionales siendo (R2 || R4) la combinada en paralelo de R2 y R4. En el momento de introducir un impulso negativo por Vd es integrado por la célula C2, R4, apareciendo en Vb una señal menos positiva que antes del impulso, si la tensión en Vb es menor que la que hay en Vc, es decir 0,7V el A.O. saturará a negativo lo cual implica que C1 descargue los 0,7V y comience a cargarse con una tensión negativa, cuando esta tensión disminuya, (sea más negativa) que la tensión en Vb Amplificadores Operacionales: funcionamiento, diferenetes us( ya que D2 estará polarizado inversamente) el A.O. volverá a saturar a positivo, descargando C1 y cargándose a 0,7V, a este tiempo de carga y descarga de C1 se le denomina de transición y durante el mismo no puede haber otro impulso de disparo. -

Cálculo de tiempo t.

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