T.P N° 5 : Amplificadores Operacionales

Desarrollo teórico:

El término de amplificador operacional(oper

atio amplifier o AO o op amp) fue asignado alrededor de 1940 para designar una clase de amplificadores que permiten realizar una ser

ie de

operaciones tales como suma, resta multiplicación, integración, diferenciación..., importantes dentro de la computación analógica de esa época. La aparición y desarrollo de la tecnología integrada, que permitía fabricar sobre el único substrato monolítico de silicio gran cantidad de dispositivos, dio lugar al surgimiento de amplificadores analógicos.

El AO ideal

Un AO ideal presenta las siguientes características

1)Resistencia de entrada infinita.

2)Resistencia de salida 0

3)Ganancia en tensión en modo diferen

cial infinito

4)Ganancia en tensión en modo comun 0

5)Corrientes de entrada nulas

6)Ancho de banda infinito

7)Ausencia de desviación en las características con

la temperatura.

Las características 1) y 2) definen, desde el punto de vista de impedancias, a un amplificador de tensión ideal que no está afectado por

el valor de la carga que se conecta a su salida.

Amplificador inversor

La ganancia en tensión del amplificador inversor se obtiene analizando el circuito y aplicando las características del AO ideal. Si las corrientes a través de las líneas de entrada son nulas, se cumple

(Vi-Vn)/R1 = (Vn- Vo)/R2

En el AO ideal Vn = Vp. Pero en este caso Vp = 0 y por ello, a este nodo se lo denomina masa virtual al tener tensión de 0. Si Vn = 0, substituyendo lo en la ecuación anterior resulta que la ganancia vale

A =

Vo/Vi = -R2/R1

El término inversor es debido al signo negativo de esta expresión que indica un desface de 180 grados en la entrada y la salida. La impedancia de entrada de este circuito es R1.

Amplificador no inversor

La ganancia en tensión del amplificador no inversor se resuelve de manera similar al anterior caso a partir de las siguientes ecuaciones

Vn = R1 / (R2 +R1)

Vn = Vp = Vi

resultando que

A = Vo/

Vi = 1+ (R2/R1)

La impedancia de entrada es infinita.

Desarrollo de la práctica:

°
Amplificador inversor.

° Tabla de mediciones.

° Gráfico de mediciones.

° Colocamos un resistor en el terminal no inversor para ayudar a disminuir la tensión de offset, de éste modo reducimos la corriente de base del amplificador operacional.
Esto no afecta al cálculo de la ganancia de tensión porque ésta depende teórica y prácticamente del realimentador, siendo Av=1/Beta.

° Ajustamos el generador para que entregue una señal senoidal Vs=50 mVpp con una frecuencia de 1KHz, así vemos que la fase de la señal de entrada es opuesta a la de salida y que la ganancia de tensión se mantiene constante a pesar de imponerle una señal senoidal de 1KHz.

° Luego variamos la frecuencia del amplificador aumentándola hasta 1MHZ:

° 10Hz

° 30Hz

° 200Hz

° 400Hz

° 600Hz

° 800Hz

° 1MHz

.

El valor medido nos disminuyó a medida que aumentamos la frecuencia.

° Ajustamos el generador de señales en 1 KHz y medimos la impedancia de entrada del amplificador inversor desde los terminales de entrada Vs, utilizando el método de la máxima transferencia de energía y dió como resultado 7.84 K.

°Amplificador inversor con 26dB

°Circuito esquemático.

Conclusiones:

Podemos destacar que:

Un amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual tiene capacidad de manejo de señales normales o definidas por fabricantes. Pueden ser manejadas por configuraciones básicas de un amplificador operacional, y por medio de Operaciones lógicas básicas.