Este documento describe diferentes tipos de amplificadores operacionales, incluyendo amplificadores no inversores, inversores, de corriente y de voltaje. Explica conceptos como impedancia de entrada, impedancia de salida, realimentación negativa, distorsión no lineal y slew rate. También presenta ejemplos de aplicaciones para cada tipo de amplificador.
1. UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA Paulina Argüello Ana Arcos Ana Cruz Ma. AgustaSantacruz William Oñate AMPLIFICADORESrealimentacion negativa Jueves, 09 de Diciembre del 2010
2. REALIMENTACIÓN NEGATIVA Un amplificador operacional es básicamente es una fuente de voltaje controlada por voltaje de ganancia infinita (idealmente). X= corriente de entrada Y= corriente de salida F(x) = funcion de conversion de la corriente de entrad. F(Y) = funcion de conversion de la corriente de salida originada por la informacion de
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5. VCIS CIRCUITO EQUIVALENTE Se modela con una fuente de corriente controlada por tensión. La impedancia de entrada es muy alta La impedancia de salida es muy alta Convierten una tensión en una corriente gm es la transconductancia Transconductancia se refiere a el control que tiene la entrada del amplificador en función con el voltaje de salida. quiere decir que cuando un amplificador tiene una alta transconductacia una mínima variación en la entrada, crea una gran variación en la salida.
6. ICIS CIRCUITO EQUIVALENTE La propiedad de ganancia se representa por una fuente de corriente controlada por corriente. En este caso la resistencia de salida está en paralelo. La ganancia de la fuente se llama de corriente en cortocircuito. La impedancia de entrada es muy baja La impedancia de salida es muy alta Amplificador de corriente ideal
7. EL NO - INVERSOR ES UN AMPLIFICADOR VCVS Observaciones La ganancia de lazo cerrado del amplificador no inversor siempre es mayor que la unidad. En dicha ganancia no aparece el signo menos delante de ella, con lo cual, en este amplificador no se produce ningún cambio de ángulo de fase entre la salida y la entrada. La resistencia de salida del amplificador no inversor es la del AO,ROUT = 0. La resistencia de entrada es infinita RIN =∞
8. IMPEDANCIA DE ENTRADA La impedancia de entrada del amplificador no inversor es mucho mayor que la del amplificador inversor. Se puede obtener este valor experimentalmente colocando en la entrada no inversora una resistencia R de valor conocido. En los terminales de la resistencia R habrá una caída de tensión debido al flujo de una corriente por ella que sale de la fuente de señal y entra en el amplificador operacional zin(CL) = (1+AOLB)Rin RCM Como: (RCM > 100 MΩ for a 741) zin(CL) ≅ (1+AOLB)Rin Rin = Resistencia de entrada del A.O. RCM = Resistencia de entrada de modo común del A.O.
9. IMPEDANCIA DE SALIDA La impedancia de salida de dispositivos o instrumentos que contengan elementos activos y por lo mismo sirvan como fuentes de señal en los sistemas de medición. Para esas fuentes Vsal es el voltaje que aparece entre las terminales de salida con circuito abierto del dispositivo. Isal es la corriente calculada que pasaría si las terminales de salida fueran puestas en cortocircuito las terminales de salida. (Si se trata de medir a Isal de este modo se puede quemar la fuente.)
10. APLICACIONES Los instrumentos y dispositivos como fuentes de poder, osciladores, baterías amplificadores y transductores activos se ajustan a esta categoría La resistencia interna es un concepto que ayuda a modelar las consecuencias eléctricas de las complejas reacciones químicas que se producen dentro de una batería. Es imposible medir directamente la resistencia interna de una batería, pero ésta puede ser calculada mediante los datos de corriente y voltaje medidos sobre ella.
11. DISTORSIÓN NO LINEAL La distorsión no lineal produce nuevas frecuencias de la señal de entrada (harmónicas). Total harmonicdistortion (THD) es el porcentaje de tensiones harmónicas en la señal de salida. THD = (total harmonicvoltage/fundamental voltage) x 100%
12. APLICACIONES El acelerado crecimiento de las comunicaciones a través de plataformas de transmisión en banda ancha por vía alámbrica, sumando al uso cada vez mas extenso de modulaciones de amplitud no constante que, debido a su alta eficiencia espectral y bajo costo de implementación, han sido adoptadas en el marco de desarrollo de diversos estándares de trasmisión, son aspectos que han servido de soporte y motivación de distorsiones no lineales en sistemas de comunicaciones.
14. APLICACIONES: La señal de entrada a un amplificador de transimpedancia es una fuente de corriente, y su salida es una fuente de voltaje. Este puede representarse como una fuente de voltaje controlada por corriente (FVCC), como se ilustra en la figura.
17. Modelo de Amplificador de Corriente Aisc es la ganancia en corriente en cortocircuito Al usar R0 en paralelo con la fuente de intensidad hacemos que la intensidad i0 que proporciona el amplificador dependa del valor de la carga Si cortocircuitamos la salida entonces no pasaría intensidad por R0 y i0 = Aisc·ii
18. Ancho De Banda del VCVS Frecuencias de corte La Realimentación negativa aumenta el AB. El AB de lazo cerrado: f2(CL)=(1+AOLB)f2(OL) El producto ganancia-ancho de banda es constante: ACLf2(CL)=funity B = fH - fL
19. Distorsión por Slew-Rate Esta distorsión que aparece con más intensidad en los amplificadores de estado sólido es debida al pobre ancho de banda en lazo abierto de la mayoría de estos equipos, cuya responsabilidad mayor recae en los transistores de salida La realimentación negativa no la afecta El A.O. no actúa en modo lineal por lo que la realimentación no ayuda. El AB en pequeña señal puede ser suficiente, pero el AB en señal grande no.
20. Por ejemplo en el caso de una etapa normal como la mostrada en la siguiente figura, la malla es la rama inversora de la etapa diferencia, y ésta rama tiene limitada la corriente, porque se alimenta a través de una fuente de corriente. Para determinadas condiciones, las más comunes en las topologías habituales, el slew-rate está determinador por la corriente de la fuente I3 ,I(I3), dividido por la capacidad parásita (o no) CMiller, por lo que SR=I/CMiller.
21. CONCLUSIONES La utilización de esta configuración es menos utilizada que la del amplificador operacional inversordebido a quesugananciasiempreserá superior a 1. En muchas aplicaciones no es la dependencia de gmcon la frecuencia la que impone limitaciones al funcionamiento de los filtros sino las constantes de tiempo impuestas por las impedancias de entrada y salida junto con los efectos de carga.
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