Tema 8: Aplicaciones no lineales de los amplificadores operacionales

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Tema 8 Aplicaciones no lineales de los Op Amp Figura 14: Ejemplos de transconductores, que convierten V IN en I O . Z L es la carga donde se está aplicando la corriente. Figura 15: Multiplicador basado en el par diferencial. dependiente de V γ · V B+ del circuito de la gura. Por otra parte, podrían combinarse Fig. 15 con Para uso de alumnos de la Fig. 14 para eliminar la dependencia con este parámetro. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que Universidad Complutense de Madrid http://www.ucm.es la carga de Fig. 14 sería el espejo de corriente. Los emisores del par diferencial deberían cambiar −V EE por una tierra virtual con lo que no sería posible conectar V B− a tierra ya que el modo común de los transistores del par debería ser, al menos, de 0.9 V. Otra estructura muy popular es la llamada Celda Gilbert, que también produce una salida en modo diferencial. Con ella, es posible realizar una multiplicación sea cual sea el signo de las corrientes envueltas en la operación pues, por ejemplo, en Fig. 15 V A debe ser, forzosamente, mayor que 0. Electrónica Analógica Ingeniería Superior en Electrónica 14
Tema 8 Aplicaciones no lineales de los Op Amp Figura 16: Divisor de tensiones con multiplicador. Las entradas son V A y V B siendo V X una tensión interna del circuito. 3.3. División, potenciación y raíces a base de multiplicadores Una vez construido un multiplicador, es relativamente sencillo construir dispositivos capaces de realizar la división, potenciación y raíces cuadradas. En algunos casos, es necesario utilizar amplicadores operacionales. Así, si tenemos un circuito cuya salida es proporcional al producto de dos entradas, V OUT = k·V A·V B , se pueden implementar las siguientes operaciones. División: Sea el circuito de Fig. 16. Aceptemos que el amplicador operacional está en zona lineal. En este caso, la corriente que uye a través de R A es I A = V A Para uso de alumnos de la Universidad Complutense de Madrid http://www.ucm.es R A por lo que V X = −R B · I A = − R B R A · V A . Por otro lado, se debe vericar que V X = k · V B · V OUT . Igualando ambos términos, se deduce que V OUT = − R B · k −1 · VA Potenciación: Se puede ver con facilidad que, si aplicamos la misma tensión a las dos entradas de un multiplicador, la tensión de salida es V OUT = k · V 2 A . Raíz cuadrada: El circuito que permite realizar una raíz cuadrada es extremadamente sencillo ya que basta unir V B con V OUT en Fig. 16. De este modo, se cumpliría que V OUT = − R B k −1 · VA VB , esta ecuación se transformaría en V √ OUT R V OUT = B k·R A ·√ VA . 4. Detectores de pico R A VB . = − R B R A · k −1 · V A V OUT R A · y esto llevaría a Otro de los usos típicos de los amplicadores operacionales con diodos y transistores es la detección de picos o máximos de tensión. Es decir, mantener el valor de la tensión más alta alcanzada por una señal variable en el tiempo. Así, Fig. 17 muestra un par de ejemplos de circuitos que retienen la tensión en el condensador de tal modo que, si el valor de V IN disminuye en Fig. 17a, o aumenta en Fig. 17b, el diodo entra en corte y la carga atrapada en el condensador mantiene la tensión máxima. El problema de esta estructura es que, en realidad, no atrapa el valor de V IN . Debido a la tensión del codo del diodo, la tensión de salida es del orden de 0.7 V (V γ ) menor en Fig. 17a, y mayor en Fig. 17b. Para evitar este problema, existen estructuras basadas en amplicadores operacionales que Electrónica Analógica Ingeniería Superior en Electrónica 15
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