Tema 8: Aplicaciones no lineales de los amplificadores operacionales

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Tema 8 Aplicaciones no lineales de los Op Amp Índice 1. Circuitos recticadores de precisión 3 1.1. Circuitos recticadores sencillos con diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2. Recticador de media onda de precisión o Superdiodo . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3. Recticador de precisión de media onda con resistencias de realimentación . . . . . 5 1.4. Recticador de onda completa o circuitos de valor absoluto . . . . . . . . . . . . . 6 2. Amplicadores logarítmicos y exponenciales 7 2.1. Amplicadores logarítmicos sencillos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2. Amplicadores exponenciales sencillos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.3. Otras limitaciones de los circuitos logarítmicos y exponenciales . . . . . . . . . . . 9 2.4. Implementación de multiplicadores, divisores y otras operaciones con amplicadores logarítmicos/antilogarítimicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3. Operaciones aritméticas con transistores 11 3.1. Uso de transistores de efecto campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3.2. Celdas multiplicadoras con BJT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.3. División, potenciación y raíces a base de multiplicadores . . . . . . . . . . . . . . . 15 4. Detectores de pico 15 5. Transistores como etapas de salida de amplicadores operacionales. Reguladores lineales de tensión. 17 Para uso de alumnos de la Universidad Complutense de Madrid http://www.ucm.es Electrónica Analógica Ingeniería Superior en Electrónica 2
Tema 8 Aplicaciones no lineales de los Op Amp Figura 1: Recticador sencillo con un único diodo. 1. Circuitos recticadores de precisión Una de las aplicaciones no lineales más inmediatas de los amplicadores operacionales es la recticación precisa de señales alternas. En otras palabras, la obtención eciente del valor absoluto de una señal positiva y negativa. 1.1. Circuitos recticadores sencillos con diodos Un circuito muy sencillo que permite obtener la parte positiva de una señal alterna es aquél que utiliza una resistencia y un diodo (Fig. 1). Este circuito mantiene la parte positiva de la señal y rechaza la negativa, siendo llamado por ello recticador de media onda . En caso de que el diodo fuera ideal y no se produjeran caídas de tensión en él ni existieran corrientes de fuga, la tensión en el nodo de salida sería: ⎧ ⎨ V IN si V IN > 0 ⎩ 0 si V IN < 0 Sin embargo, en la realidad se produce una pequeña caída de tensión en el diodo, llamada tensión de codo, V γ , y existe una pequeña corriente de fuga, más o menos equivalente a la corriente de saturación inversa, I S . En primera aproximación, se puede deducir que: ⎧ ⎨ V IN − V γ si V IN > 0 ⎩ −I S·R L si V IN < 0 Para uso de alumnos de la Universidad Complutense de Madrid http://www.ucm.es Siendo R L la resistencia de Fig. 1. Con mayor precisión aún, la tensión de salida sería la solución de la ecuación no lineal: [ ( ) ] V OUT VIN − V OUT = I S· exp − 1 R L N ·V T Siendo N el coeciente de idealidad del diodo. En caso de que deseáramos recticar ambas partes de la señal deberíamos utilizar un recticador de onda completa , siendo el más sencillo el puente (1) (2) (3) de diodos (Fig. 2). En esta estructura, la salida sería V IN − 2·V γ si V IN > 2·V γ y −V IN − 2·V γ si V IN < −2·V γ . Lamentablemente, aparece una zona muerta no recticable situada en el intervalo −2·V γ < V IN < 2·V γ en el que la tensión de salida es, aproximadamente, 0 V. Dado que el valor de Electrónica Analógica Ingeniería Superior en Electrónica 3
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