Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa UNEFA- Ingeniería en telecomunicaciones. 5to Semestre.- sección 03 Profesora:

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3 Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa UNEFA- Ingeniería en telecomunicaciones. 5to Semestre.- sección 03 Profesora: Delzert Herrera FRANZ PINTO 17693828 YOVXMAILEN LOZADA 19560557 Amplificador Operacional

4 El nombre de Amplificador Operacional (A.O) deriva del concepto de un amplificador de CC, con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta. El nombre de Amplificador Operacional (A.O) deriva del concepto de un amplificador de CC, con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta. Sus características de operación se determinan por los elementos de realimentación (conexión directa entre la salida y la entrada) que se utilizan. Cambiando la forma y disposición de dichos elementos, se pueden implementar diferentes operaciones analógicas, y las características globales del circuito se determinan sólo por estos elementos de realimentación. Sus características de operación se determinan por los elementos de realimentación (conexión directa entre la salida y la entrada) que se utilizan. Cambiando la forma y disposición de dichos elementos, se pueden implementar diferentes operaciones analógicas, y las características globales del circuito se determinan sólo por estos elementos de realimentación. Permite realizar operaciones, que antiguamente se realizaban con muchos componentes discretos, ahora con uno sólo: EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL. Permite realizar operaciones, que antiguamente se realizaban con muchos componentes discretos, ahora con uno sólo: EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL.

5 ¿POR QUÉ ES TAN IMPORTANTE? El A.O ofrece una forma conveniente de construir, implantar o realizar funciones de transferencia en el dominio de s o en el dominio del tiempo. En sistemas de control se emplean a menudo para implantar controladores obtenidos del proceso de diseño del sistema de control. Con el A.O es posible obtener funciones de transferencia de primer orden o de orden superior.

6 ¿Cómo lo representamos?

7 Las características de un amplificador operacional ideal son: La ganancia en lazo abierto debe ser muy alta, idealmente infinito. Su impedancia de entrada debe ser alta, idealmente infinita Su impedancia de salida debe ser baja (idealmente cero). De estas características se desprenden dos reglas de suma importancia dentro del análisis de circuitos con amplificadores operacionales. Regla 1. En un amplificador retroalimentado el voltaje de entrada diferencial es igual a cero. Regla 2 La corriente de entrada del amplificador operacional ideal es igual a cero.

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9 Los amplificadores operacionales se pueden conectar según dos circuitos amplificadores básicos: Inversora No-inversora. amplificador diferencial En general, todos los circuitos con AO son variaciones estrechamente relacionadas de estas dos configuraciones, más otro circuito básico que resulta de una combinación de los dos primeros: el amplificador diferencial con AO.

10 la entrada (+) está conectada a masa la señal se aplica a la entrada (-)R 1 R 2 En este circuito, la entrada (+) está conectada a masa, y la señal se aplica a la entrada (-) a través de R 1, con realimentación desde la salida a través de R 2. El amplificador inversor amplificador inversor La primera configuración básica del AO es el amplificador inversor:

11 V 0 con tensión de entrada “nula”Como el amplificador tiene ganancia infinita, desarrollará su tensión de salida, V 0, con tensión de entrada “nula”. El amplificador inversor Aplicando las propiedades del AO ideal, las características más distintivas de este circuito se pueden destacar como sigue: Ya que la entrada diferencial del AO es: V d = 0V i R 1 R 1Si V d = 0, toda la tensión de entrada V i deberá aparecer en R 1, obteniendo una corriente en R 1 : V n tierra virtualComo V n está a un potencial cero, se dice que es un punto de tierra virtual.

12 IR 1 R 2 impedancia infinita Toda la corriente I que circula por R 1 pasará por R 2, puesto que no se derivará ninguna corriente hacia la entrada del operacional (impedancia infinita). Por lo tanto: El amplificador inversor Teniendo en cuenta que la corriente por el circuito es la misma, resulta entonces: La ganancia del amplificador inversor será:

13 tierra virtual suman nodo suma Este punto se le denomina tierra virtual, ya que siempre tendrá el mismo potencial que en la entrada (+). Como en él se “suman” las señales de salida y entrada, también se lo conoce como nodo suma. El amplificador inversor En lazo cerrado, la entrada (-) se iguala al potencial de la entrada (+) (o de referencia). Esta tensión puede ser masa, o cualquier otro potencial que se desee. Esta última característica conduce al tercer axioma básico de los amplificadores operacionales, el cual se aplica a la operación en bucle (o lazo) cerrado:

14 V d = 0R 1 V i Puesto que no fluye corriente de entrada en ningún terminal de entrada, y ya que V d = 0, la tensión en R 1 será igual a V i : V i Vo R 1 - R 2 En este circuito, la tensión V i se aplica a la entrada (+), y una fracción de la señal de salida Vo, se aplica a la entrada (-) a través del divisor de tensión R 1 - R 2. El amplificador no-inversor

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19 El amplificador diferencial amplificador diferencial Una configuración importante con AO es la que se conoce como amplificador diferencial, que no es más que una combinación de las dos configuraciones principales. Este circuito tiene señales aplicadas en ambos terminales de entrada, tal como se muestra en la siguiente figura:

20 Para comprender cómo funciona el circuito, primero se ana-lizarán las dos señales de entrada por separado, y después, en forma combinada. V d = 0corriente de entrada en los termi- nales es cero Como siempre, V d = 0, y la corriente de entrada en los termi- nales es cero. Por lo tanto: donde la tensión en el terminal positivo será: El amplificador diferencial

21 V 01 V 1 V 2 =0V(-)=V(+) Por lo tanto, llamando V 01 a la tensión a la salida debida a V 1, y teniendo en cuenta que V 2 =0 y que V(-)=V(+), se tiene: principio de superposición Aplicando el principio de superposición, la tensión de salida se puede considerar como la suma de los efectos producidos por ambas señales en forma individual, haciendo una cero cuando se considera la otra. El amplificador diferencial

22 V 0 = V 01 + V 02 R 3 =R 1 R 4 =R 2 Aplicando el teorema de superposición, la tensión de salida V 0 = V 01 + V 02. Haciendo que R 3 =R 1 y R 4 =R 2, se tendrá que: V 2 V 1 =0 La tensión de salida debida a V 2, suponiendo V 1 =0 (y considerando la ecuación de la ganancia para el circuito inversor), valdrá: El amplificador diferencial

23 APLICACIONES

24 Indicador de temperatura En el circuito de ARRIBA, el m741 compara una tensión de referencia con otra proveniente de un divisor de tensión formado por una NTC y una resistencia. Como el valor óhmico de la NTC disminuye con la temperatura, la tensión en la patilla 2 del integrado también lo hará. En el momento en que la tensión del pin 2 sea menor que la del 3, el terminal 6 pasará de tener una tensión nula a una tensión máxima que encenderá el LED, indicando que se ha superado la temperatura programada.

25 Controlador de temperatura El siguiente circuito está basado en el anterior, pero se ha sustituido el LED por un transistor que gobierna un relé con un contacto conmutado. Cuando la temperatura de la NTC es inferior a la programada, el relé alimenta una resistencia de calefacción y cuando la temperatura supera el valor estipulado, se activa un ventilador. Como se puede observar, siempre estará funcionado uno de los dos elementos, y la temperatura controlada oscilará alrededor del valor programado mediante el ajustable.

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