Amplificadores Operacionales y su aplicación en acondicionamiento de señal en AC y DC. Ing. Omar Torres Arenas

Acondicionamiento de Señales La señal de salida de un sistema de medición en general se debe procesar de una forma adecuada para la siguiente etapa de la operación. La señal puede ser por ejemplo, demasiado pequeña, y seria necesario amplificarla; podría contener interferencias que eliminar; ser no lineal y requerir su linelización, ser analógica y requerir su digitalización; ser digital y convertirla en análoga; ser un cambio de voltaje y convertirla a un cambio en corriente de magnitud adecuada, etc.

Amplificador operacional Un amplificador operacional (comúnmente abreviado A.O., op-amp u OPAM), es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (A) (ganancia): . En la actualidad existen muchos amplificadores operacionales del tipo 741, esencialmente similares en diseño y desempeño, pero con características tales como entrada FET , unidades dual o quad, versiones con especificaciones mejoradas versiones compensadas y no compensadas, etc.

Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc.) en calculadoras analógicas. De ahí su nombre. Los usos mas típicos de un opamp son proporcionar cambios de magnitud (Voltaje), Circuitos filtro, osciladores. Un opamp contiene varias etapas de amplificación para lograr una alta ganancia de voltaje.

Esta figura muestra el diagrama a bloques de un opamp Esta figura muestra el diagrama a bloques de un opamp. La entrada amplifica la diferencia de las señales de entrada, la segunda etapa proporciona alta ganancia de tención y la tercera etapa se conoce como estabilización.

El diagrama eléctrico de un opamp es el siguiente: V+: entrada no inversora V-: entrada inversora VOUT: salida VS+: alimentación positiva VS-: alimentación negativa

Características

Amplificador Inversor Este circuito tiene la característica de amplificar una señal e invertir su polaridad manteniendo polarización constante. Ganancia

Amplificador no inversor Esta configuración basa su salida en el divisor de voltaje que forma Ra y Rb, se caracterizan por tener ganancias positivas y cuando Ra y Rb son iguales, la mínima ganancia es 2.

Configuración sumador Este amplificador tiene la característica de sumar varias entradas amplificadoras e invertirlas.

Configuración restador Esta configuración se utiliza para obtener la diferencia entre señales, según la aplicación se puede amplificar la señal de salida.

Filtros con opamp´s Un filtro son dispositivos electrónicos, el cual es utilizado para separar o seleccionar señales deseadas, mediante la atenuación o superación definitiva. Existen dos categorías de filtros las cuales son filtros pasivos y filtros activos. Los filtros pasivos son los dispositivos que no requieren energía externa para realizar su función, la energía de decisión la toman de la misma señal a filtrar y estas pueden ser capacitores. Los filtros activos tienen la característica que para realizar su función es necesario aplicar un voltaje, estos filtros se dividen en analógicos y digitales, el caso típico de un filtro activo analógico es el ecualizador. Los capacitores en serie suprimen bajas frecuencias y en paralelo suprime altas frecuencias.

Filtros pasa bajas (fpb) Este tipo de filtros se caracteriza por tener una frecuencia de corte y dejar pasar las señales con frecuencia inferiores a las de corte, por lo tanto su rango de operación es desde frecuencia “0” a frecuencia de corte(FOH).

Filtros pasa altas (fpa) Este tipo de filtros se caracterizan por suprimir las señales altas y admitir o amplificar señales a partir de una cierta frecuencia, la ecuación para determinar la frecuencia de corte es la misma que el (fpb), sin embargo cambia físicamente su conexión.

Filtros pasa banda (fpband) Este tipo de configuración es una combinación en serie de un filtro pasa altas seguido de un filtro pasa bajas, su análisis se realiza de manera independiente, sin embargo la salida esta afectada por las dos etapas.

Aplicaciones tanto para AC y DC Sensores de luz (alumbrado publico). Amplificadores de sonido (audífonos). Filtros (Ecualizadores). Calculadoras (operaciones). Osciladores (luces en las discotecas, motores AC, mescladores de audio).

Bibliografía Electrónica de Potencia Muhammad H. Rashid http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional http://www.oocities.org/iel_115/archivos/capitulo1.pdf http://www.inele.ufro.cl/apuntes/Instrumentacion_y_Control/Ivan_Velazquez/Catedra/Capitulo%203.%20Acondicionamiento%20de%20senales.pdf http://html.rincondelvago.com/amplificadores-operacionales_2.html

Gracias por su atención