Amplificadores Operacionales.

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La magnitud de voltaje de salida es entonces [pic 9]

Que proporciona una magnitud de la ganancia de voltaje de

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USO DE UNA FUENTE DE CORRIENTE CONSTANTE

Un buen amplificador diferencial tiene una ganancia diferencial muy grande A d, la cual es mucho mayor que la ganancia en modo común, A c. La capacidad de rechazo en modo común del circuito se puede mejorar considerablemente haciendo la ganancia en modo común lo más pequeña posible (idealmente, 0). A partir de la ecuación (10.6), podemos ver que cuanto más grande sea R E, más pequeña será A c. Un método popular de incrementar el valor de ca de R E es utilizar un circuito que sea una fuente de corriente constante. La figura 10.20 muestra un amplificador diferencial con una fuente de corriente constante que produce un gran valor de resistencia del emisor en común a tierra de ca. La mejora más importante de este circuito sobre el de la figura 10.9 es la impedancia mucho más grande para R E obtenida con la fuente de corriente constante. La figura 10.21 muestra el circuito equivalente de ca para el circuito de la figura 10.20. Una fuente de corriente constante práctica aparece como una alta impedancia, en paralelo con la corriente constante.

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FUNDAMENTOS DE AMPLIFICADORES OPERACIONALES

Un amplificador operacional es un amplificador de muy alta ganancia que tiene una impedancia de entrada muy alta (por lo general de algunos megaohms) y una impedancia de salida baja (de menos de 100 Æ). El circuito básico se construye utilizando un amplificador diferencial de dos entradas (positiva y negativa) y por lo menos una salida. La figura 10.29 muestra un amplificador operacional básico. Como vimos anteriormente, la entrada (+) produce una salida que está en fase con la señal aplicada, en tanto que la entrada (-) produce una salida de polaridad opuesta. La figura 10.30a muestra el circuito equivalente de ca del amplificador operacional. Como se ve, la señal de entrada aplicada entre las terminales de entrada experimenta una impedancia de entrada R i que suele ser muy alta. Se muestra que el voltaje de salida debe ser la ganancia del amplificador por la señal de entrada tomada a través de una impedancia de salida R o, la que por lo general es muy baja. Un circuito de amplificador operacional ideal, como el de la figura 10.30b, tendría una impedancia de entrada infinita, una impedancia de salida cero y una ganancia de voltaje infinita.

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AMPLIFICADOR OPERACIONAL BASICO

La figura 10.31 muestra la conexión de circuito básico utilizando un amplificador operacional.

Dicho circuito funciona como un multiplicador de ganancia constante. Se aplica una señal de entrada V 1 a través de un resistor R 1 a la entrada negativa. La salida se conecta de nuevo a la misma entrada negativa por medio de un resistor R f. La entrada positiva se conecta a tierra. Como la señal V 1 se aplica esencialmente a la entrada negativa, la fase de la salida resultante es la opuesta a la de la señal de entrada. La figura 10.32a muestra el amplificador operacional reemplazado por su circuito equivalente de ca. Si utilizamos el circuito equivalente del amplificador operacional, reemplazando R i con una resistencia infinita y R o con una resistencia cero, el circuito equivalente de ca es el que se muestra en la figura 10.32b. El circuito se dibuja otra vez como se muestra en la figura 10.32c, con el cual se realiza el análisis.

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CIRCUITOS PRACTICOS DE AMPLIFICADORES OPERACIONALES

El amplificador operacional se puede conectar en una gran cantidad de circuitos para obtener varias características de operación. En esta sección nos ocupamos de algunas de las conexiones más comunes de estos circuitos.

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AMPLIFICADOR INVERSOR

El circuito amplificador de ganancia constante más ampliamente utilizado es el amplificador inversor, como se muestra en la figura 10.34. La salida se obtiene multiplicando la entrada por una ganancia fija o constante establecida por el resistor de entrada (R 1) y el resistor de realimentación (R f): esta salida también se invierte a partir de la entrada. Utilizando la ecuación (10.8), podemos escribir

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Amplificador no inversor

La conexión de la figura 10.35a muestra un circuito de amplificador operacional que funciona como amplificador no inversor o multiplicador de ganancia constante. Es de notar que la conexión de amplificador inversor se utiliza más porque es más estable en frecuencia (lo cual analizaremos más adelante). Para determinar la ganancia de voltaje del circuito, podemos utilizar la representación equivalente mostrada en la figura 10.35b. Observe que el voltaje a través de R 1

Es V 1 puesto que V i L 0 V. Éste debe ser igual al voltaje de salida, a través de un divisor de

Voltaje de R 1 y R f, de modo que

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Seguidor unitario

El circuito de seguidor unitario, como se muestra en la figura 10.36a, proporciona una ganancia unitaria (1) sin inversión de polaridad o fase. Por el circuito equivalente (vea la figura 10.36b) es evidente que [pic 21]

Y que la salida es de la misma polaridad y magnitud que la entrada. El circuito opera como un circuito en emisor —seguidor o en fuente— seguidor, excepto que la ganancia es exactamente unitaria.

Amplificador sumador

Probablemente el circuito más utilizado de los circuitos de amplificador operacional es el amplificador sumador mostrado en la figura 10.37a. El circuito muestra un circuito de amplificador sumador de tres entradas, el cual permite sumar algebraicamente tres voltajes, cada uno multiplicado por un factor de ganancia constante. Utilizando la representación equivalente mostrada en la figura 10.37b, podemos expresar el voltaje de salida en función de las entradas como