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6-4Procesos_de_señales_electricas_con_amplificadores_operacionales-1

UTN REG. SANTA FE –

UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA I 6-4-Apéndice 4: Procesos de señales eléctricas con amplificadores operacionales -------------------------------------------------------------------------------------------------------- La caída de ruptura Zener la podemos obtener midiéndola en los extremos del Zener o midiendo el voltaje de salida del AO, mediante: -Vo = -Vi –Vz ; Vz = Vo – Vi El segundo circuito (B), lo podemos utilizar para probar varios diodos, para su selección, haciéndoles circular una misma corriente constante para luego medir la caída de voltaje en sus extremos, que también la podemos medir como el voltaje de salida del AO: Vo = Vd. En ambos casos la corriente de prueba es suministrada por el AO, por tanto no debemos superar la máxima permitida (Iomax = 10 mA). Un valor practico de prueba puede ser I1= 5 mA. Podemos proporcionar una corriente de carga mayor a la suministrada por el AO, si conectamos en la salida un transistor reforzador, como muestra el circuito Diodo Leds como carga IL= I1=20 mA I1=Vi/R1=20 mA Io=IB≈0,2 mA Transistor reforzador con β=100 IE= I1=20 mA β=100 IC≈20 mA En este caso se pueden probar diodos luminosos “Leds” con una corriente fijada por el voltaje Vi y el resistor R1: I1 = IL = Vi/R1 = IE ≈ IC La corriente del AO (Io = IB) será en este caso la corriente de base del transistor siendo β veces menor que la que fluye entre el colector y emisor y también por el diodo Leds. Como la corriente de colector es prácticamente igual a la corriente de emisor, la carga a medir también puede ser colocada entre los terminales A-A’. Convertidor de voltaje diferencial a corriente con carga conectada a masa I I vi≈0 I3 IL I4 ___________________________________________________________________ Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli 54

UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA I 6-4-Apéndice 4: Procesos de señales eléctricas con amplificadores operacionales -------------------------------------------------------------------------------------------------------- Este circuito se denomina “convertidor de voltaje diferencial a corriente”, debido a que la corriente de carga “I L ” depende de la diferencia entre los voltajes de entrada V1 y V2 y los resistores “R”. Determinamos primero Vo, teniendo en cuenta que R1=R2=R. Vo = V2 – R1.I –R2.I = V2 -2.R.I. Por otra parte VL = V2 –R.I; reemplazando resulta: Vo = 2.VL – V2. En el terminal no inversor se cumple: IL = I3 +I4 = (V1 – VL)/R + (Vo – VL)/R = (V1 – VL +2.VL – V2 –VL)/R IL = (V1 – V2)/R Si V1 > V2 la corriente fluye hacia RL, resultando VL positivo respecto a masa Si V1< V2 la corriente tiene sentido opuesto resultando VL negativo. El valor de VL esta dado por VL = IL.RL y el voltaje de salida Vo = 2.VL – V2 Este circuito actúa como fuente de corriente siempre que el AO no entre en saturación, por lo tanto se deberá cumplir: Vo = 2. VL – V2 < Vosat Convertidor de voltaje a corriente con la carga conectada a masa I 1 I 3 I 5 S I L I 2 I 4 El circuito corresponde a un convertidor de “voltaje a corriente” con AO, donde la carga esta conectada a masa. A diferencia del circuito anterior, (voltaje diferencial), la conversión se realiza con un solo voltaje referido a masa. Determinaremos a continuación la expresión de la corriente “I L ” que alimenta la carga RL Partimos primero en la determinación del voltaje de salida del AO, que dependede los resistores R1, R3 y Vi; para ello debemos calcular las corrientes I1 e I2 I1 = (Vi – Vi’)/R1 I3 = (Vi’ - Vo)/R3 Ambas corrientes son iguales por propiedad del AO: I1 = I3 (Vi – Vi’)/R1 = (Vi’ - Vo)/R3; despejamos el voltaje de salida. Vo = Vi’ – (R3/R1).Vi + (R3/R1).Vi’ = -(R3/R1).Vi + (1 + R3/R1).Vi’ Por otra parte en el nudo “S” se cumple: I L = I 5 - I 4 La corriente I 4 resulta ___________________________________________________________________ Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli 55

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