Tema 8: Aplicaciones no lineales de los amplificadores operacionales

Tema 8
Aplicaciones no lineales de los Op Amp
Figura 21: Construcción de un regulador con una referencia de tensión, un amplicador operacional
y un transistor de potencia. Se añade una resistencia R Q , de valor muy alto, para hacer que el
transistor esté siempre en ZAD incluso sin conectar una carga. De este modo, V OUT = V REF y se
pueden colocar resistencias muy bajas en la salida.
El inconveniente de esta estructura es que, si V IN < 0, I L tendría que entrar en el amplicador
pero, lamentablemente, se toparía con una unión PN en inversa. Por tanto, esta estructura solo podría
proporcionar corriente y no absorberla. En el fondo, el sistema aumentaría la corriente de salida a
costa de comportarse como un recticador. Por ello, esta solución suele utilizarse en reguladores de
tensión (Fig. 21). Para solventar este problema, se podría añadir un transistor PNP de potencia que
complementara el transistor NPN. Así, se crearía una nueva etapa de salida como las mostradas en
los temas anteriores. Recordemos, sin embargo, que esta etapa podría aumentar la distorsión del
amplicador.
¾Qué ocurre con el equivalente NMOS de Fig. 20 Simplemente, el razonamiento sería similar
solo que, en este caso, la tensión de salida del amplicador operacional sería la solución de la
ecuación cuadrática I DS = V IN
R L
≈ β· (V GS − V T ) 2 = β· (V X − V IN − V T ) 2 . Recordemos que, en los
transistores NMOS discretos, el sustrato está conectado a la fuente por lo que no hay efecto sustrato.
Si la tensión de salida fuera negativa, la corriente I L debería uir hacia dentro. Sin embargo, no
tendría donde ir ya que el drenador está conectado a la tensión más alta del circuito y la puerta está
protegida por el dieléctrico. En consecuencia, no existe posibilidad de que V OUT sea menor que 0
V. Esta situación es coherente con el estado del amplicador. En estas circunstancias, la diferencia
Para uso de alumnos de la
entre las tensiones de entrada sería negativa (V + − V − = V IN − 0 = V IN < 0) lo que implicaría
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que el amplicador estaría en saturación negativa. En consecuencia, la puerta estaría polarizada con
una tensión del orden de −V CC de modo que el transistor estaría en corte. Así, se impediría el paso
de corriente I L , que es exactamente lo que habíamos supuesto al principio: El razonamiento no ha
conducido a ningún absurdo y es perfectamente coherente.
Los circuitos mostrados en esta sección se utilizan frecuentemente en electrónica de potencia
pues constituyen la base de lo que se conoce como reguladores lineales de tensión , caracterizados
por una tensión y consumo de corriente en reposo constante. Desde el punto de vista energético, son
menos ecientes que los reguladores de tensión conmutados aunque, por el contrario, son mucho
menos ruidosos lo que los dota de gran popularidad.
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