Post on 28-Oct-2014
ELECTRONICA OPERACIONAL (ELT-2732)
n HORARIO:n JUEVES 10-12, VIERNES 10-12n PONDERACIONn 3 EX. PARCIALES 30%n 1 EX. FINAL 35%n LABORATORIO 20%n AUX Y PROY 15%n BIBLIOGRAFIAn DISEÑO ELECTRONICO, SAVANT RODANn CIRCUITOS INTEGRADOS LINEALES, ROBERT COUGLINn INTRODUCCION A LOS A.O.CON CIRCUITOS LINEALES, LUCAS M.
FAULKENBERRYn SISTEMAS ELECTRONICOS, SAHUQUILLOn AMPLIFICADORES OPERACIONALES Y CIRCUITOS INTEGRADOS
LINEALES, J.M.FIORE
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CAPITULO I
INTRODUCCION A AMPLIFICADORES OPERACIONALES
DOCENTE : Simón Choquechambi Martínez
ORURO-BOLIVIA
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OBJETIVOS-Identificar el fabricante, el A.O y el tipo de encapsulado-Identificar los terminales del A.O-Explicar sus características fundamentales
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Introducción
El amplificador operacional es un dispositivo integrado lineal oanalógico, cuya principal característica es la elevada ganancia detensión que posee cuando trabaja en lazo abierto (Ad), seconstruye con transistores BJTS, jfets, etc.
.Entre la principales aplicaciones se tiene:
n SISTEMAS ELECTRONICOS DE CONTROLn TELECOMUNICACIONESn INSTRUMENTACION INDUSTRIALn SISTEMAS DE AUDIOn COMPUTADORAS ANALOGICASn Etc.
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Diagrama para la adquisición de datos con AO
Sensor: convierte los parámetros físicos, como temperatura tº, presión (P), velocidadde un motor (Herzt), sales del agua o Ph, etc, en señales eléctricas como voltaje,corriente y resistencia.
Acondicionamiento de señal: interfaz de entrada donde se usan AO y otroscircuitos integrados.
Microcontrolador: computadora digital, ejemplo un PLC.
Interfaz de salida: aislamiento entre el microcontrolador y las cargas de alto voltaje.Tenemos circuitos con TRIACS, SCR y transistores de potencia.
Carga: cargas típicas como hornos motores, calderas, moto bombas, unidades deaire acondicionado, etc.
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Desarrollo
n Los amplificadores operacionales se fabrican a partir de tecnologíade transistores especialmente Bjts y JFET.
n Hoy se fabrican a partir de los transistores MOS. Esto debido al bajoconsumo de corriente de entradas y permiten manejar el voltaje desalida dentro de los rangos de la fuente de alimentación del circuito.
n Se fabrican en encapsulados de 1, 2 y cuádruples 4.n Se especializan en varias aplicaciones, como circuitos de
comunicación, radio, televisión y video.n Circuitos de instrumentación y control automotrices.n Equipos médicos de precisión.n Instrumentación industrial.n Interfaz en la conversión de señales en circuitos A/D (conversor
análogo digital y D/A (conversor digital análogo)n Etc.
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n Símbolo del amplificador operacional:
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Terminales e identificación del amplificador operacional
•Terminal de entrada inversora, V-.
•Terminal de entrada no inversora V+.
•Terminal de alimentación positiva +Vcc.
•Terminal de alimentación negativa, -Vcc.
•Terminal de salida, Vo.
SimboloCircuito Equivalente
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Ejemplo de encapsulado
Otros A.O: LM747, LM3900, TL072, LF351, etc
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La descripcion de los terminales es la siguiente:
1 y 5 Destinados al equilibrado del AOP (ajuste de la tensionOFFSET.
2. Entrada inversora
3.Entrada no inversora
4. Alimentacion Negativa (-3V a -18V)
7. Alimentacion positiva (+3V a +18V)
6. Salida
8. No utilizada.
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Circuitos internos LM741Clic
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Circuitos internos LM324
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CARACTERISTICAS DEL LM747C
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Identificación de un amplificador operacional
n ¿De qué tipo de amplificador se trata?n ¿Quién lo fabrica?n ¿Qué calidad tiene?, ejemplo intervalos de
temperatura.n ¿Qué clase de encapsulado contiene al AO?n Los fabricantes utilizan 4 partes para identificar los
dispositivos:1. Prefijo de letras,2. Número de circuito,3. Subfijo de letras,4. Código de especificación militar.
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Código de identificación
1. Prefijo de letras: el códigode prefijo de letras constade dos o tres letrasmediante las que seidentifica al fabricante.
Linear TechnologyLT
FairchildUA (µA)
Texas InstrumentsTL
Burr-BrownOPA
MotorolaMC
MaximMAX
NationalSemiconductor
LM
HarrisCA/HA
Analog DevicesAD/OP
FabricantePrefijo literal
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2. Número de circuito: consta de 3 o 7 números y letras que identifican el tipode AO y su intervalo de tº.
Los tres códigos de intervalo de tº, son:C; comercial de 0 a 70 ºC.I; industrial de -25 a 85 ºC.M; militar de -55 a 125 ºC.
324C
Número de parte C, designa los límitesde temperatura
comercial.
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n 3.Sufijo de letras; este sufijo de una y dos letras identifica el tipo deencapsulado que contiene al microcircuito del AO. Es necesariosaber el tipo de encapsulado para poder saber los terminalescorrespondientes. Los tres códigos más comunes son:
n D: de plástico, para montar en superficie de una tarjeta de circuitoimpreso.
n J: de cerámica.n N,P: de plástico, para circuitos impresos, los terminales salen de la
superficie.
n 4.Código de especificación militar: sólo se emplea cuando la partese utiliza en aplicaciones de alta confiabilidad.
n Ejemplo de especificación: LM 741CN
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Fuente de alimentación
n La fuente de alimentación de un AO es bipolar (simetrica), esto +/- Vcc,ejemplo:
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Características AOn Resistencia de entrada Rin →∞, enforma ideal.n En la práctica es del orden de 1MΩ.n Resistencia de salida R0=0 Ohm.n En la práctica es del orden de lo 100 Ω o menos.n Ganancia de voltaje a lazo abierto, Ad →∞.n En la práctica Ad de 106 a bajas frecuencias.
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Características de entrada- salida
n La salida de voltaje Vo es proporcional a la entrada, esta relación sellama ganancia en lazo abierto y se simboliza como Ad. Asítenemos:
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CURVA DE GANANCIA
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n V+, entrada no inversora.n V-, entrada inversora.n v0=, salida del AO.n V0= Ad(v+-v-)n vd= v+-v-
n Ad es la ganancia a lazo abierto.n BW infinita, en la práctica 0.45 MHz LM741.n Si Ad es muy grande:
v+- v-=0Entonces v+=v-
Condiciones de análisis
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Metodología de análisis
n El voltaje entre v+ y v- es cero o v+=v-.n La corriente tanto en la terminal v+ como en la v- es
cero.n Escribir la ecuación de nodo de la ley de corrientes de
Kirchhoff en la terminal no inversora, v+ y terminalinversora v-.
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Parámetros de los Amplificadores
Operacionales
n El hecho de que los transistores del estado diferencial deentrada del Amplificador operacional al no ser idénticos,provocan un desbalance interno, del cual resulta una tensión desalida denominada tensión de offset de salida, a pesar de notener señal en las entradas.
n En los terminales 1 y 5 del AOP741 se conecta unpotenciómetro y el Terminal 4. Esto posibilita la anulación de laseñal de error presente, a través de un ajuste adecuado delpotenciómetro
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Slew Rate
n El SR nos da la velocidad con que la salida del AOresponde a una variacion en la entrada. En rsumense trata de una taza de retardo o de una respuestade tiempo. Cuanto mayor el SR mejor será elamplificador operacional.
n El SR de algunos operacionales:n LM741 SR=0,5V/usegn LM351 SR=13V/usegn LM318 SR=70V/usegn Si SR→∞, el tiempo de respuesta es cero
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Graficar la tension de salida para SR=0,5V/useg
Respuesta para una onda senoidal
Para una señal senoidal
2MAX
SR fVp³
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Rechazo de modo comúnC.M.R.R.n Cuando aplicamos a las entradas diferenciales de un
Amplificador Operacional la misma señal, la tensión de salidadeberá ser nula (Vo=0). En la realidad eso no ocurre con elamplificador operacional real. La CMRR es el cociente entre laamplificación diferencial y la amplificación de modo común, ycuanto mayor sea, mas se acercara al caso ideal.
n Un valor típico es 90dBn Disminuye con la frecuencia
( ) 20log 20log d
mc
ACMRR db CMRRA
= =
Ganancia diferencialGanancia en modo comun
d
mc
ACMRRA
= =0
mccm
UAU
=
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RAZON DE RECHAZO COMUN (CMRR)
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n Tensión offset de entrada (VIO)n Es la tensión continua entre las entradas que produce
salida cero (para el 741 = 5mV), pequeños voltajesno deseados generados internamente por el A.O, queda lugar a que aparesca un voltaje de salida, cuandoambas entradas están conectadas a 0V.
n Rangos de tensión de entradan Con una alimentación de 10V, las entradas están
entre 7V o unipolar ±7V.n Errores asociados a la salidan La salida de un A.O:
n Intensidad máxima de salida
VVV CCMAXo 5,1-=
mAI MAXo 20=
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Características real e ideal del A.O
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CONCEPTO DE DECADAS Y OCTAVAS
Decimos que una frecuencia f1 varia una decadacuando toma un nuevo valor f2 de modo que:f2=10xf1, Generalmente decimos que f1 varia ndecadas cuando f2=10nf1
Decimos que una frecuencia f1 varia una octavacuando toma un valor f2, de forma que: f2=2f1.De modo general decimos que f1 varia n octavascuando: f2=2nf1
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n ¿Que podemos hacer con un AO?n Multiplicar por Vi·(-1): Cambiador signo o
inversorn Multiplicar por Vi·(-k) o Vi·(1+k) Cambiador de
escalan Multiplicar por Vi·(1) Seguidor de
emisorn Cambiar el desfase entre lan entrada y salida Cambiador de fasen Sumar tensionesn ±(k1·v1+k2*V2+...kn·Vn) Sumadorn Resta de dos tensionesn (k1·V1-k2*V2) A. Diferencial o
Restador
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CAPACIDAD DE REALIZAR OPERACIONES MATEMÁTICAS, DE AHÍSU NOMBRE (AMPLIFICADOR OPERACIONAL)
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Resumen I
n El AO es un circuito integrado de bajo coste capaz derealizar multitud de funciones con pocoscomponentes discretos.
n Ejemplos de funciones lineales: Calculo analógico,convertidores V-I e I-V, amplificadores deinstrumentación y filtros activos.
n El AO se comporta de forma lineal si:n Hay camino de circulación de corriente entre la salida y la
entrada negativan La tensión de salida no supera los limites de la tensión de
alimentación
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Resumen II
n Es posible realizar funciones matemáticas, deahí su nombre : Amplificador Operacional.n Sumadorn Restadorn Integradorn Diferenciadorn Amplificadores de instrumentaciónn Adaptadores de niveles
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HOJAS CARACTERISTICAS
n LM 741n LM 747n LM 324
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