Circuitos de amplificadores operacionales y análisis de circuitos
El circuito amplificador operacional es un poderoso tomó en aplicaciones de circuitos modernos. Se puede armar circuitos de amplificadores operacionales básicos para construir modelos matemáticos que predicen el complejo, el comportamiento en el mundo real. amplificadores operacionales comerciales entró en el mercado como circuitos integrados a mediados de la década de 1960 y principios de 1970, dominaron el mercado de dispositivos activos en circuitos analógicos.
El propio amplificador operacional consiste en una compleja disposición de transistores, diodos, resistencias, condensadores y organizado y construido en un chip de silicio minúscula llama un circuito integrado. Puede modelar el amplificador operacional con ecuaciones simples con poca preocupación por lo que está pasando en el interior del chip. Sólo se necesita un poco de conocimiento básico de las limitaciones de las tensiones y corrientes en los terminales externos del dispositivo.
Cómo dibujar circuitos de amplificador operacional
A diferencia de los condensadores, inductores y resistencias, amplificadores operacionales requieren energía para trabajar. amplificadores operacionales tienen los siguientes cinco terminales principales, que se muestra aquí:
El terminal positivo, llamado la entrada no inversora vPAG
El terminal negativo, llamado la entrada inversora vnorte
Video: umh1219-2013-14-Fundamentos de Análisis de Circuitos
El terminal de salida, que resulta de la tensión aplicada entre no inversora y entradas inversoras: vO = UN(vPAG - vnorte)
terminales de alimentación positivo y negativo, generalmente etiquetados como +VCC y -VCC y necesarios para el amplificador operacional para operar correctamente
Aunque muchos amplificadores operacionales tienen más de cinco terminales, los terminales no están normalmente se muestra simbólicamente. Además, para reducir el desorden cuando se está investigando un circuito amplificador operacional, las fuentes de alimentación están por lo general no muestran, tampoco.
Cuando las fuentes de alimentación no se muestran en un diagrama de un circuito amplificador operacional, no se olvide que las fuentes de alimentación proporcionan límites superior e inferior de la tensión de salida, que restringen su rango de tensión. Salvo poderes de otro, no se puede conseguir más potencia de salida que usted provee.
El circuito amplificador operacional ideal y sus características de transferencia
Puede modelar el amplificador operacional con una fuente dependiente si necesita resultados precisos, pero el amplificador operacional ideal es lo suficientemente bueno para la mayoría de aplicaciones.
El amplificador operacional amplifica la diferencia entre las dos entradas, vPAG y vnorte, por una ganancia UN para darle una salida de voltaje vO:
La ganancia de voltaje UN de un amplificador operacional es muy grande - mayor de 105.
Cuando la tensión de salida es superior a la potencia suministrada, el amplificador operacional satura. Esto significa que la salida se recorta o al tope en los voltajes suministrados y puede aumentar no más lejos. Cuando esto sucede, el comportamiento amplificador operacional ya no es lineal, sino que opera en la región no lineal.
Video: Consideraciones para análisis de circuitos con Amplificadores Operacionales
Se puede ver esta idea aquí- el diagrama de la izquierda muestra la característica de transferencia, mientras que el diagrama de la derecha muestra la característica de transferencia ideal de un amplificador operacional con una ganancia infinita. El gráfico muestra tres modos de funcionamiento para el amplificador operacional.
Usted tiene regiones positivas y negativas saturadas, que muestra las regiones no lineales y lineales. Si desea hacer señales más grande, que necesita para operar en la región lineal. Se puede describir matemáticamente las tres regiones de la siguiente
Para realizar funciones matemáticas (como sumas y restas), el amplificador operacional debe trabajar en modo lineal. Todos los circuitos de amplificadores operacionales se muestran aquí operan en la región activa lineal.
Modelar un amplificador operacional con una fuente dependiente
Si necesita resultados precisos, puede modelar el amplificador operacional con una fuente dependiente de voltaje controlado, como el que se muestra aquí. Este modelo consta de un gran ganancia A, una gran resistencia de entrada Ryo, y una pequeña resistencia de salida RO. La tabla muestra los valores ideales y típicas de estas propiedades del amplificador operacional.
Alta amplificación (o ganancia) hace que el análisis más simple, lo que le permite no preocuparse de lo que está pasando en el interior del amplificador operacional. Mientras el amplificador operacional tiene una alta ganancia, los circuitos de amplificadores operacionales matemáticas funcionarán. la resistencia de entrada de alta atrae poca corriente del circuito de la fuente de entrada, lo que aumenta la vida de la batería para aplicaciones portátiles. resistencia bajo o no-salida proporciona la máxima tensión a la carga de salida.
Se muestra la fuente de corriente controlada por voltaje dependiente aquí también. La salida está restringida entre los voltajes positivos y negativos cuando el amplificador operacional está funcionando en la región lineal.
Examinar las ecuaciones esenciales para el análisis de circuitos de amplificadores operacionales ideales
Las propiedades ideales de un amplificador operacional producen dos ecuaciones importantes:
Estas ecuaciones hacen análisis de amplificadores operacionales en un instante y le proporcionará información valiosa sobre el comportamiento del circuito. ¿Por qué? Debido a la retroalimentación de los terminales de salida a una o ambas entradas asegura que vPAG y vnorte son iguales.
Para obtener la primera restricción, tenga en cuenta que la región lineal de un amplificador operacional se rige por cuando la salida está limitado por las tensiones de alimentación de la siguiente manera:
Es posible reorganizar la ecuación para limitar la entrada a vPAG - vnorte:
Video: Análisis de amplificadores operacionales en un circuito
Para un amplificador operacional ideal, la ganancia UN es infinito, por lo que la desigualdad se convierte en
Por lo tanto, el amplificador operacional ideal (con una ganancia infinita) debe tener esta limitación:
Un amplificador operacional con ganancia infinita siempre tendrá la no inversión y los voltajes inversoras iguales. Esta ecuación se vuelve útil cuando se analiza una serie de circuitos de amplificadores operacionales, como el amplificador operacional no inversor, el inversor, el verano y restador.
La otra ecuación amplificador operacional importante echa un vistazo a la resistencia de entrada Ryo. Un amplificador operacional ideal tiene resistencia infinita. Esto implica que no hay corrientes de entrada pueden entrar en el amplificador operacional:
La ecuación dice que los terminales de entrada del amplificador operacional actúan como circuitos abiertos.
Es necesario conectar el terminal de salida al terminal inversor para proporcionar retroalimentación negativa con el fin de hacer que el amplificador operacional. Si se conecta la salida en el lado positivo, va a proporcionar retroalimentación positiva, que no es bueno para un funcionamiento lineal. Con retroalimentación positiva, el amplificador operacional podría saturar o bien provocar su salida a someterse a oscilaciones.