Informe Previo Experiencia 6- El Amplificador Operacional

Cuyubamba Zacarias, Luis Sebastian

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS – Ingeniería Electrónica

luis.cuyubamba@unmsm.edu.pe

Abstract: This article study the operational amplifier and its most popular configurations.

Resumen: En este presente artículo se estudiará el amplificador operacional y sus configuraciones más conocidas.

Key words: Op amp, LM741, rise time.

Palabras clave: Amplificador operacional, LM741, velocidad de subida.

I. INTRODUCCIÓN

A. Justificación:

Este artículo se realiza porque se quiere comprender un poco más sobre el amplificador operacional.

B. Objetico General:

Estudiar el amplificador operacional, sus aplicaciones y sus configuraciones más conocidas.

II. ESTADO DEL ARTE

Un amp op es un amplificador diferencial lineal con acoplamiento directo de alta ganancia, cuyas características de respuesta se controlan en forma

externa mediante realimentación negativa de la salida a la entrada. Los amp ops pueden realizar operaciones matemáticas como adición, integración y diferenciación. Los amp ops también se usan como amplificadores de audio y video, osciladores, etcétera, en electrónica de comunicaciones.

A. Aplicaciones:

Aplicaciones lineales del amplificador operacional: amplificador inversor y no inversor, seguidor de tensión, sumador inversor, amplificador diferencial, conversor tensión-corriente, conversor corriente-tensión, filtro paso bajo/integrador.

Aplicaciones no lineales del amplificador operacional: circuitos con diodos limitadores y rectificadores de precisión, circuitos comparadores, comparador con histéresis, oscilador de relajación.

III. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA

A. Describa brevemente el circuito interno de un amplificador operacional explicando el principio de funcionamiento

Amplificador Operacional Real:

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Encapsulados:

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Amplificador Operacional ideal:

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El voltaje de salida de un amplificador operacional es directamente proporcional al voltaje de entrada diferencial de señal pequeña. De este modo, el amplificador operacional puede modelarse como una fuente de voltaje controlada por voltaje; el voltaje de salida es Vo=ADvd=AD(v+-v-)

La resistencia de entrada rin es la resistencia equivalente entre las terminales de entrada diferencial. La resistencia de entrada de un amplificador operacional con una etapa de entrada BJT es muy alta, con un valor característico de 2Mohm. Los amplificadores operacionales con una etapa de entrada FET ofrece resistencia de entrada mucho más altas (1012ohm). Por consiguiente, la corriente de entrada consumida por el amplificador es muy pequeña (nA) y tiende a cero.

La resistencia de salida rout. Por lo general, su valor varia de 10 a 100ohm.Sin embargo, su valor efectivo se reduce cuando se hacen conexiones externas; en tal caso, rout puede omitirse en la mayor parte de las aplicaciones.

La ganancia de voltaje diferencial a circuito abierto Ao es la ganancia de voltaje diferencial del amplificador sin componentes externos. Varia entre 104 y 106, Como el valor de AD es muy grande, d es muy pequeño(uV), y tiende a 0. El voltaje de salida no puede ser mayor que el voltaje de saturación positivo o negativo Vsal los cuales son los voltajes de alimentación.

El voltaje de salida es directamente al proporcional al voltaje de entrada diferencial vd. La ganancia de los amplificadores operacionales reales tambie ndepende de la frecuencia. Frecuencia de corte inferior 10 Hz, con un ancho de banda de ganancia característico de 1MHz, se supone que la ganancia AD permanece constante para todas las frecuencias.

*La ganancia de voltaje a circuito abierto es infinita.

*La resistencia de entrada es infinita

*El amplificador no extrae corriente.

*La resistencia de salida es insignificante

*La ganancia AD permanece constante y no depende de la frecuencia

*El amplificador operacional es un amplificador diferencial, y debe amplificar la señal diferencial que aparece entre las dos terminales de entrada.

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B. Hoja técnica del LM741

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Input offset voltage: Define el voltaje diferencial de CC requerido entre las entradas de un amplificador, especialmente un amplificador operacional, para hacer que la salida sea cero.

Rise Time: Tiempo necesario para que la señal de salida varié del 10% al 90% de su valor final.

Bandwidth: Es una limitación frecuencial del propio OA que fija el rango de frecuencias de operación del amplificador completo.

Differential Input Voltage: Voltaje límite aplicado entre ambas entradas.

Slew Rate: Se define como la máxima variación de tensión de salida por unidad de tiempo. (V/uS)

Over Shoot: Es el valor, en tantos por ciento, que nos informa de la cuantia en que se sobrepasó el nivel de salida durante la respuesta transitoria del circuito, esto es, antes de que la salida alcanzara el estado permanente.

CMRR: Describe cuan limpiamente op-amp amplifica las señales que aparecen como diferencias de tensión en sus entradas.

T.H.D.: Es una magnitud que sirve para representar la calidad de un amplificador. Mide la cantidad de armónicos no deseados presentes en la salida. Es decir, si la señal de salida se parece mucho a la de entrada si es un amplificador, o a la que debería ser en caso de un oscilador (sinusoidal, cuadrada, etc.).

Input Bias Current: Es el promedio de las corrientes que circulan por las terminales de entrada en un AO no ideal.

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C. Mencione y explique algunos tipos de amplificadores operacionales y sus aplicaciones

Amplificador inversor: Se llama así porque la señal de salida es inversa de la de entrada, en polaridad, aunque puede ser mayor, igual o menor, dependiendo esto de la ganancia que le demos al amplificador en lazo cerrado.

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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.

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Amplificador seguidor unitario: El circuito de seguidor unitario proporciona una ganancia unitaria (1) sin inversión de polaridad o fase.

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Amplificador sumador: El circuito muestra un circuito de amplificador sumador de tres entradas, el cual permite sumar algebraicamente tres voltajes, cada uno multiplicado por un factor de ganancia constante.

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Amplificador Sumador No inversor: El amplificador no inversor, puede funcionar como amplificador sumador. Los amplificadores sumadores son de uso común en compuertas analógicas. $C:\Users\PC1\Pictures\Screenpresso\2020-09-07_11h42_51.png$

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Amplificador integrador: Hasta ahora, los componentes de entrada y realimentación han sido resistores. Si el componente de realimentación utilizado es un capacitor la conexión resultante se llama integrador.

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Amplificador diferenciador: El amplificador derivador también llamada amplificador diferenciador realiza la función matemática de la derivación, es decir la señal de salida es la derivada de la señal de entrada.

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Amplificador comparador: En un circuito electrónico, se llama comparador a un amplificador operacional en lazo abierto (sin realimentación entre su salida y su entrada) y suele usarse para comparar una tensión variable con otra tensión fija que se utiliza como referencia.

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VI. CONCLUSIONES

*Amplificador operacional se refiere a un circuito integrado en los que se utilizaba para realizar operaciones como la integración o la suma de señales.

*Aplicar los principios del análisis de circuitos, como las leyes de Kirchhoff y la ley de Ohm, para calcular los valores de interés.

*El amplificador operacional requiere fuentes de alimentación de cd, y la oscilación máxima del voltaje de salida está limitada por los voltajes de alimentación de cd.

*La corriente i que fluye hacia el amplificador operacional y el voltaje diferencial vd son muy pequeños: tienden a cero.

Referencias

A. Libros

[1]	R. L. Boylestad, Teoria de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, México: PEARSON EDUACION, 2009.
[2]	A. Malvino y D. J.Bates, Principios de Eelctrónica, Aravaca(Madrid): Mc Graw Hill, 2007.
[3]	J. Halkias y C. C.Millman, ELECTRONICA INTEGRADA, CIRCUITOS Y SISTEMAS ANALOGICOS Y DIGITALES, Barcelona(España): Hispano Europea, 1976.
[4]	A. M. M. M. P. Zbar, Prácticas de Electrónica, Mexico : Alfaomega, 2001.

B. De Internet

[5] Fairchild Semiconductor Corporation. [Online]. Available: https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/53589/FAIRCHILD/LM741.html

Informe Previo Experiencia 6- El Amplificador Operacional

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