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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 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- de la señal (sin linealidad), durante el semiciclo positivo. Si se comportará como un diodo ideal, sin caída de voltaje en sus extremos Vi = Vo (lineal) durante el semiciclo positivo de la señal de entrada. Un circuito que actúe como diodo ideal se puede diseñar con un Amplificador operacional y dos diodos comunes. Este circuito sencillo y de bajo costo, nos permite ser utilizado en rectificadores de media y onda completa lineales, y muchas otras aplicaciones. Rectificador inversor lineal de media onda con salida positiva Vi (V) +2 Circuito 1 Grafica a 0 t + Vd - Io’ Id1 Ii Vo’=-0,7 V -2 Circulación corriente para el semiciclo positivo de vi (V) +2,7 +2 Vo’ Vo 0 -0,7 t Circuito 2 Ir -2 Grafica b Vo’,Vo Io’ Vo=(-Rr/Ri).Vi Grafica c -Ii Vo’=(-Rr/Ri).Vi-vd2 Id2 Io Vo Vi Circulación corriente para el semiciclo negativo de vi Vo’ El amplificador inversor se puede convertir en un rectificador de precision de media onda lineal aplicando dos diodos al circuito como se muestra en la figura. Cuando el voltaje alterno senoidal de entrada pasa por el semiciclo positivo (circuito 1), circula una corriente entrante de valor Ii = Vi/Ri. Esta corriente circula por el diodo D1 provocando una caída de voltaje Vd1 que será igual al voltaje de salida del AO Vo’ = -Vd1 ≈ 0,7 volt. Este voltaje negativo polariza inversamente al diodo D2, por lo tanto el voltaje de salida sobre la carga vale Vo= 0. En este caso, por el resistor Rr no circula corriente. ___________________________________________________________________ Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli 64

UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA I 6-4-Apéndice 4: Procesos de señales eléctricas con amplificadores operacionales -------------------------------------------------------------------------------------------------------- Cuando la señal de entrada Vi pasa por su semiciclo negativo (circuito 2), el voltaje de salida del AO es positivo. Esto dará lugar a una polarizacion directa de D2 e inversa en D1. En este caso una corriente sale por el AO circulando hacia la carga y hacia el resistor de realimentación Io’= IL+Ir. La corriente Ir vale Ir = -Ii = -Vi/Ri. Por otra parte el voltaje de salida sobre la carga vale: Vo=(-Rr/Ri).Vi Si Rr = Ri resulta entonces que Vo = -Vi Como vemos, durante el semiciclo negativo el circuito actúa como un diodo ideal sin caída de voltaje, como un circuito clásico rectificador de media onda con diodo. Lo significativo es el desfasaje de 180º entre la señal de entrada y salida y caída de voltaje cero. Si hacemos Rr > Ri la señal de salida estará amplificada por el factor Rr/Ri Cabe también destacar que el voltaje de salida Vo se mantendrá en cero Volt, durante el semiciclo positivo, siempre que la carga sea resistiva, caso contrario, si es inductivo o capacitivo, el voltaje de salida será distinto de cero. Lo interesante de este circuito es que me permite rectificar señales con amplitudes del orden de los milivoltios dado que el circuito elimina los voltajes umbrales de los diodos. Esto es así dado que cuando ingresa una señal pequeña, en principio los diodos no conducen corriente (abiertos); por lo tanto el AO, en el cruce por cero de la señal de entrada, se encuentra en lazo abierto y como su ganancia es muy alta, en esta condición, rápidamente la salida del AO eleva su voltaje obligando a conducir a los diodos, en las cercanías del cruce por cero. La grafica “a” muestra la variación en el tiempo de la señal de entrada; la grafica “b” la variación del voltaje sobre la carga vo y el voltaje de salida del AO. La grafica “c” nos muestra la función de transferencia del circuito para Vo’ y Vo. Separador de polaridad de señal D1 Vo1= 0 Cuando Vi es positivo Circuito a D2 Vo= Vo1 – VD2 ≈ Vo1 – 0,7 V Vo2=- Vi Cuando Vi es positivo D1 Vo1=-(- Vi) Cuando Vi es negativo D2 Vo= Vo1 + VD1 ≈ Vo1 + 0,7 V Circuito b Vo2= 0 Cuando Vi es negativo Este circuito es una aplicación del rectificador de precision de media onda que nos permite separar, por polaridad, la señal de entrada Vi. ___________________________________________________________________ Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli 65

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