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Amplificadores Operacionales - Coggle Diagram
Amplificadores Operacionales
Parámetros y características eléctricas.
Tensión de OFFSET
En un amplificador operacional ideal, cuando el voltaje de entrada es cero, la salida de este también es cero, la salida de este también es cero, cosa que no es cierta en la práctica, se dice que el voltaje de offset o voltaje de desvío esta alrededor de los 20 a 26 mV.
Así pues, es un voltaje presente en la salida del amplificador aun cuando los voltajes de las dos entradas sean cero. Este efecto es causado por el ruido que el amplificador operacional amplifica y lo presenta a la salida del mismo.
Este voltaje lo especifica el fabricante y se puede determinar, ya que el producto de el voltaje de desvío con la ganancia establecida será mostrado en la salida, también lo puede generar aquellas variaciones de polarización del OP-AM.
Tierra virtual.
En electrónica, un tierra virtual (o tierra virtual) es un nodo de un circuito que se mantiene a un potencial de referencia constante, sin estar conectado directamente con el potencial de referencia. En algunos casos se considera el potencial de referencia de la superficie de la tierra, y al nodo de referencia se llama "tierra" o "tierra" como consecuencia de ello.
Relación de rechazo en modo común
(CMRR).
La relación de rechazo del modo común o CMRR, es una especificación de rendimiento de un componente del circuito electrónico llamado amplificador operacional u op-amp. Esencialmente, es una medida de lo bien que un op-amp puede ignorar los voltajes que son comunes a ambas de sus entradas de corriente directa, y por lo tanto describe cuan limpiamente este amplifica las señales que aparecen como diferencias de tensión en sus entradas.
Corrientes de polarización
Se ha visto que las terminales de entrada de un amplificador diferencial bipolar son las bases del transistor y, por consiguiente, las corrientes de entrada son las corrientes en ellas.
La corriente de polarización de entrada es la corriente de cd requerida por las entradas del amplificador operacional para la operación apropiada de la primera etapa.
Por definición, la corriente de polarización de entrada es el promedio de ambas corrientes de entrada
El amplificador operacional ideal
Normalmente el tema de los A.O. se inicia con la definición de lo que se conoce como “Amplificador Operacional Ideal”
Un AO ideal es genéricamente un amplificador diferencial de tensión con las siguientes características:
o La impedancia de entrada es infinita.
o La corriente de polarización es cero.
o El ancho de banda es infinito.
o La resistencia de entrada es infinita.
o La ganancia de tensión es infinita
o La resistencia de salida es cero.
Circuitos convertidores
De frecuencia a voltaje.
Los convertidores de frecuencia a voltaje son circuitos integrados que convierten un voltaje de entrada análogo en un tren de pulsos cuya frecuencia de salida es proporcional al nivel de entrada.
La aplicación más común para estos conversores frecuencia – tensión es por la medición de velocidad de motores donde una serie de pulsos, proporcional a la velocidad del motor, es transformada en una señal analógica para ser medida y también utilizada para realizar un control de la velocidad.
De voltaje a corriente.
Esta configuración del convertidor voltaje a corriente constante está caracterizada básicamente en una entrada de voltaje (Vi), con una corriente de salida (IL).
Por lo que debido a la retroalimentación negativa tenemos un corto circuito virtual por lo que Vi = VR y que IL = IR. Por lo tanto IR = VR/R = Vi/R.
De corriente a voltaje.
En un convertidor de corriente a voltaje perfecto, el voltaje de salida sólo depende de la corriente de entrada y del valor de R.
También llamados amplificadores de transresistencia. Responden a la necesidad de construir fuentes de tensión constante independiente de la carga y controlados por corriente
Existen dos circuitos básicos
con la salida no invertida
con la salida invertida
De voltaje a frecuencia.
Esta función describe la conversión de una señal analógica a una serie de pulsos.
La principal aplicación es la implementación en una manera muy sencilla de conversión analógica a digital y su principal razón, es que es mucho más fácil transmitir y decodificar con precisión una serie de pulsos que una señal analógica, sobre todo, si la distancia a la que se debe transmitir la señal es larga y ruidosa.
Esquema interno
Es necesario comprender los diferentes bloques que intervienen en la conformación del A.O. para comprender la estructura de su funcionamiento base:
2) Etapa intermedia o cambiadores de nivel:
Esta zona intermedia tiene como misión equilibrar la simetría de ambas ramas diferenciales actuando sobre el potenciómetro P modifica el nivel de señal transferida del colector del T1 a la base del T3.
El circuito que normalmente adoptan los fabricantes es un montaje de entrada diferencial y con salida simple según podemos observar en la figura 13, En este circuito los transistores T1 y T2 igual que las resistencias R1 y R2, R3 y R4 son idénticos dos a dos para mantener equilibrado el circuito.
1) Etapa de entrada:
La etapa de entrada está constituida por varios pasos amplificadores diferenciales acoplados en cascada.
De esta forma, el factor de rechazo en modo común CMRR será elevado. Los sucesivos pasos quedan garantizados por la etapa anterior. Esto contribuye al equilibrio de la etapa diferencial, minimizando la tensión de offset, de verificarse esta condición, el amplificador operacional podrá funcionar a frecuencias muy bajas.
3) Etapa de salida:
La zona de salida está compuesta por una o varias etapas cuya función consiste en realizar la adecuada transformación de impedancias con el fin de lograr una mínima impedancia de salida.
Para este cometido pueden utilizarse diversos pasos de tipo convencional, desde una simple etapa de seguidor de emisor, hasta etapas de potencia más o menos elaboradas.
Circuitos básicos.
Sumador
El amplificador sumador es un circuito basado en un amplificador operacional inversor, el cual se le añaden entradas paralelas
Este amplificador entrega en su salida un voltaje igual a la suma de los voltajes que tiene en sus entradas
No inversor
el voltaje de entrada ingresa por el pin positivo, pero como conocemos que la ganancia del amplificador operacional es muy grande, el voltaje en el pin positivo es igual al voltaje en el pin negativo, conociendo el voltaje en el pin negativo podemos calcular, la relación que existe entre el voltaje de salida con el voltaje de entrada haciendo uso de un pequeño divisor de tensión.
Integrador y diferenciador
Si el componente de realimentación utilizado es un capacitor, la conexión resultante se llama integrador.
Los amplificadores diferenciales tienen las características de amplificar la diferencia entre sus señales de entrada y atenuar o rechazar señales de modo común. Combinan las ganancias de un amplificador inversor y de un amplificador no-inversor en un mismo amplificador operacional.
Comparador
Compara entre las dos entradas y saca una salida en función de qué entrada sea mayor. Se puede usar para adaptar niveles lógicos
Inversor
Se denomina inversor ya que la señal de salida es igual a la señal de entrada (en forma) pero con la fase invertida 180 grados.
Restador
Este amplificador usa ambas entradas, invertida y no invertida con una ganancia de uno, para producir una salida igual a la diferencia entre las entradas. Es un caso especial del amplificador diferencial.
Si las resistencias que formal el divisor de voltaje de V_2 se multiplican cada una por un mismo número, preservando la relación de amplificación que queda invariable.
