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ING. JUAN GONZALEZ LERMA ESP. ELECTRONICA INDUSTRIAL

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<strong>ING</strong>. <strong>JUAN</strong> <strong>GONZALEZ</strong> <strong>LERMA</strong><br />

<strong>ESP</strong>. <strong>ELECTRONICA</strong> <strong>INDUSTRIAL</strong>


El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual<br />

tiene la capacidad de manejo de señal desde f = 0 Hz.<br />

Este dispositivo se caracteriza por su entrada diferencial y una ganancia muy alta,<br />

generalmente mayor que 10^5 equivalente a 100dB.<br />

Los amplificadores operacionales son amplificadores de alta ganancia<br />

directamente acoplado, el cual generalmente se alimenta con fuentes positivas y<br />

negativas. Lo cual permite que tenga excursiones tanto por arriba como por debajo del<br />

punto de referencia que se considere.<br />

El nombre de amplificador operacional se debe a la posibilidad de realizar<br />

operaciones matemáticas, para lo cual se utilizaba inicialmente como por ejemplo<br />

(suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc.)<br />

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1. Resistencia de entrada, (Ren), tiende a infinito.<br />

2. Resistencia de salida, (Ro), tiende a cero.<br />

3. Ganancia de tensión de lazo abierto, (A), tiende a infinito.<br />

4. Ancho de banda (BW) tiende a infinito.<br />

5. Vo = 0 cuando V+ = V-<br />

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µA 702 : primer amplificador operacional construido en 1964, diseñado<br />

por Robert John Widlar.<br />

µA 709 : fue construido un año después 1965 con gran éxito comercial<br />

por el mismo Robert John Widlar.<br />

µA 741 : fabricado por Fairchild en 1968 y diseñado por David Fullagar.<br />

A partir de aquí fabricado por numerosas empresas basados en la<br />

tecnología bipolar.<br />

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V + : entrada no inversora<br />

V - : entrada inversora<br />

V OUT : salida<br />

V S+ : alimentación positiva<br />

V S- : alimentación negativa<br />

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Lazo abierto: para este caso sin realimentación la salida del<br />

Op-Amp será igual a la resta de sus dos entradas multiplicada<br />

por un factor el cual por lo general esta en el orden de los<br />

100.000.<br />

Lazo cerrado: también conocida como realimentación del<br />

circuito, para este caso se tendrán en cuenta las tensiones de<br />

entrada, como se supone que al incrementar la tensión del pin<br />

positivo la salida aumenta, pero este se encuentra realimentando<br />

el pin negativo entonces también se incrementa el valor del pin<br />

negativo, la diferencia entre los pines se reduce, disminuyendo<br />

así la salida y alcanzando la estabilidad deseada.<br />

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Para analizar el comportamiento en alterna de un Op-Amp se pueden<br />

aplicar los mismos principios que se aplican para continua teniendo en<br />

cuenta algunas modificaciones proporcionales a la frecuencia las cuales<br />

pueden generar algunas limitaciones.<br />

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Amplificador diferencial: puede tener una entrada Darlington o utilizar varios<br />

FET y un fuente de corriente constante.<br />

Amplificador lineal de alta ganancia: generalmente otro diferencial.<br />

Circuito desplazador de nivel: Si la tensión de c.c. existente en la salida del<br />

amplificador de alta ganancia no es cero cuando V1=V2=0V, se utiliza un circuito<br />

desplazador de nivel tal como un amplificador en cascada.<br />

Amplificador de salida: habitualmente uno de simetría suplementaria.<br />

Proporciona la capacidad de suministrar la corriente necesaria tiene baja<br />

impedancia de salida y usualmente protección contra cortocircuito.<br />

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Ganancia de lazo abierto: indica la ganancia en ausencia de<br />

realimentación. 100.000 a 1´000.000.<br />

Tensión en modo común: es el valor medio de tensión aplicado en<br />

ambas entradas del operacional.<br />

Tensión de Offset: es la diferencia de tensión aplicada a través de<br />

resistencias iguales , entre las entradas de un operacional que hace su<br />

salida tome el valor de cero.<br />

Corriente de Offset: es la diferencia de corriente entre las dos<br />

entradas del operacional que hace que su salida tome el valor de cero.<br />

Margen de entrada diferencial: es la mayor diferencia de tensión<br />

entre las entradas del operacional que mantiene el dispositivo dentro<br />

de las especificaciones.<br />

Corriente de polarización (Bias) de entrada: corriente media que<br />

circula en las entradas del operacional en ausencia de señal<br />

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Slew rate: es la relación entre la variación de la tensión de salida<br />

máxima respecto de la variación de tiempo. El amplificador será mejor<br />

cuanto mayor sea el slew rate, se mide en V/µs.<br />

Relación de rechazo en modo común: relación entre la ganancia en<br />

modo diferencial y la ganancia en modo común.<br />

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comparador<br />

Seguidor<br />

Inversor<br />

No inversor<br />

Sumador inversor<br />

Restador<br />

Integrador ideal<br />

Derivador ideal<br />

Osciladores<br />

Convertidores carga -tensión<br />

Convertidores corriente-tensión<br />

Filtros activos<br />

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Esta es una aplicación sin la realimentación. Compara<br />

entre las dos entradas y saca una salida en función de que<br />

entrada sea mayor. Se puede usar para adaptar niveles<br />

lógicos.<br />

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Es aquel circuito que a la salida la misma tensión que la entrada. Se<br />

usa como un buffer, para eliminar los efectos de carga o para adaptar<br />

impedancias a otro con baja impedancia y viceversa. Como la tensión<br />

en las dos pastillas son igual Vout = Vin entonces Zin =∞<br />

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Se denomina inversora ya que la señal de salida es igual a la señal de<br />

entrada pero desfasada 180°. Con esta configuración podemos controlar<br />

la impedancia de entrada con la selección de Rin<br />

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Como observamos, el voltaje de entrada, ingresa por el pin positivo,<br />

pero como conocemos que la ganancia del amplificador operacional es<br />

muy grande, el voltaje en el pin positivo es igual al voltaje en el pin<br />

negativo, conociendo el voltaje en el pin negativo podemos calcular, la<br />

relación que existe entre el voltaje de salida con el voltaje de entrada<br />

haciendo uso de un pequeño divisor de tensión.<br />

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La salida está invertida<br />

Para resistencias independientes R 1, R 2,... R n<br />

La expresión se simplifica bastante si se usan resistencias del mismo valor<br />

Impedancias de entrada: Z n = R n<br />

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Para resistencias independientes R 1,R 2,R 3,R 4:<br />

Igual que antes esta expresión puede simplificarse con resistencias iguales<br />

La impedancia diferencial entre dos entradas es Z in = R 1 + R 2<br />

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Integra e invierte la señal (V in y V out son funciones dependientes del tiempo)<br />

V inicial es la tensión de salida en el origen de tiempos<br />

Nota: El integrador no se usa en la práctica de forma discreta ya que cualquier<br />

señal pequeña de DC en la entrada puede ser acumulada en el capacitor hasta<br />

saturarlo por completo. Este circuito se usa de forma combinada en sistemas<br />

retroalimentados que son modelos basados en variables de estado (valores que<br />

definen el estado actual del sistema) donde el integrador conserva una variable de<br />

estado en el voltaje de su capacitor.<br />

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Deriva e invierte la señal respecto al tiempo<br />

Este circuito también se usa como filtro<br />

NOTA: Es un circuito que no se utiliza en la práctica porque no es<br />

estable, esto se debe a que al amplificar más las señales de alta frecuencia<br />

se termina amplificando el ruido por mucho.<br />

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Un oscilador es un circuito que produce una forma de onda repetitiva en su salida<br />

con solo el voltaje de alimentación de cd como una entrada. No se requiere señal de<br />

entrada repetitiva. El voltaje de salida puede ser sinusoidal o no sinusoidal,<br />

dependiendo del tipo de oscilador. Condiciones para conseguir oscilación.<br />

1. La realimentación debe ser positiva.<br />

2. El desfasamiento alrededor del lazo de realimentación debe ser 0°.<br />

3. La ganancia de voltaje alrededor del lazo cerrado de realimentación debe ser<br />

igual a 1 .<br />

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Oscilador de puente de WIEN<br />

Oscilador con T gemela<br />

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Oscilador de corrimiento de fase<br />

Oscilador COLPITTS


Oscilador CLAPP<br />

Oscilador ARMSTRONG<br />

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Oscilador HARTLEY<br />

Oscilador de DIENTE DE SIERRA


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FLOYD THOMAS L. DISPOSITIVOS ELETRONICOS<br />

NEAMEN DONALD, ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS<br />

MALVINO PAUL, PRINCIPIOS DE <strong>ELECTRONICA</strong><br />

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