Amplificadores Operacionales

¿Porque el nombre de operacional?

• El nombre de operacional se debe al uso que de este circuito se hacía en los primitivos ordenadores analógicos, capaces de realizar

• operaciones aritméticas de distinto grado de complejidad.

Algo de Historia

• El primer amplificador operacional monolítico, que data de los años 1960, fue el Fairchild μA702 (1964), diseñado por Bob Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido por el popular Fairchild μA741 (1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología bipolar.

AOP IDEAL

• El AOP (Amplificador Operacional) básico ideal presenta una ganancia de voltaje infinita, impedancia de entrada infinita e impedancia de salida cero.

AOP REAL

• . El AOP real tiene una ganancia de voltaje bastante grande (típico entre 100.000 –1.000.000), impedancia de entrada alta (entre 1M y 10M) e impedancia de salida muy baja (entre 25 y 100 ).

• En un Amplificador Operacional 741 los parámetros reales pueden ser del orden de: Zi= 2M, Zo = 75 y A= 100000.

•

Amplificador 741

Conexiones Típicas del

AO 741

Alimentación Eléctrica

• Por lo general se utilizan fuentes duales simétricas para alimentar a los AOP, pero en algunos casos nos toca recurrir a construcciones provisionales:

Bloques que constituyen un AOP

CONCEPTO DE TENSION OFFSET DE SALIDA

El hecho de que los transistores de la etapa diferencial de entrada del AOP no sean idénticos provoca un desequilibrio interno del que resulta una tensión en la salida,denominada tensión OFFSET de salida, aun cuando las entradas estén puestas a tierra.Por este motivo, los pines 1 y 5 del AOP 741 (o 351) están conectados a unpotenciómetro y al pin. ésto permite eliminar la señal de error presente en la salida pormedio de un ajuste adecuado del potenciómetro.

SATURACIÓN• El operacional logra su saturación mas ó menos al

90% antes del máximo punto de polarización, por ejemplo, sí se esta utilizando una fuente con +15V y - 15V, la señal de salida tendrá un voltaje pico a pico de aproximadamente 27 V con una resistencia de carga RL relativamente alta.

Gráfica de excursión Máxima de salida .vs. RL de un AOP

Respuesta de Frecuencia (BandWidth)

En teoría un AO debería tener un espectro de ancho de banda de manera que una señal no llegue ni a saturación ni a corte.

Sensibilidad a la temperatura (DRIFT)

• Las variaciones térmicas pueden provocar en las características eléctricas del amplificador alteraciones acentuadas. Llamamos a este fenómeno “DRIFT”. Lo ideal sería que un AO no presentase sensibilidad a tales variaciones.

• NOTA: En los manuales de los fabricantes se encuentran los valores de las variaciones de corriente y tensión en el AOP provocadas por el aumento de la temperatura. La variación de corriente se representa por ∆I/∆t y su valor se da en n A/ºC; la de tensión por ∆V/ ∆ t, dándose en μ V/ºC.

RISE – TIME “ Tiempo de Subida”

Se define como el tiempo necesario para que la señal de salida cambie del 10% al 90% de su valor Final.En el AOP 741 el Rise – Time es del orden de 0,3 microsegundos.

OVERSHOOT “Sobre cresta”

Se define como el valor en tanto porciento , que nos informa de la cuantía en que se sobrepaso el nivel de salida durante la respuesta transitoria del circuito, esto es, antes de que la salida alcanzara el estado permanente.Para el AOP 741 su valor es del 5%.

SLEW –RATE “SR” “Tiempo de respuesta”

• De esta manera se llama a la máxima variación de tensión de salida por unidad de tiempo. Normalmente se expresa en V/uS.

• Podemos decir que el valor de SR proporciona la velocidad de respuesta del AO.

• El AO será mejor cuanto mayor sea el valor de SR.

• SR = 2∏fVp donde Vp es la amplitud máxima o valor pico de la señal de salida.

SR CARACTERISTICOS

• Algunos SR según los fabricantes son:• AOP 741 = 0,5 V/uS• AOP LF 351 = 13V/uS• AOP LM 318 = 70V/uS

Ejemplos

• 1. En un AO 741 alimentado con +- 15V se desea una señal de salida de amplitud máxima igual a 12V. Calcular la frecuencia máxima de la señal de entrada:

• De la ecuación anterior podemos despejar la frecuencia :

• Según la tabla del fabrican el SR del AO 741 es de 0,5 V/uS Entonces:

• Tenemos = 0,5 * 106 V/S, luego:

• 2. En un AOP tiene un SR de 13V/uS. Determine la amplitud máxima de la señal senoidal de salida, sin distorsión, para la frecuencia de 100 KHz

Ejemplos

Web Grafíahttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4040003/lecciones/cap4lecc5-4.htmhttp://amplificadoroperacional.blogspot.com/2010/05/el-amplificador-operacional.htmlhttp://amplificadoroperacional.blogspot.com/2010/05/el-amplificador-operacional.htmlhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4040003/html/contenido.html

Web Grafía

• Instalaciones eléctricas• http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/

manizales/4040007/html/contenido.html

• Electronica II Cktos, AOP.• http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/

manizales/4040015/html/contenido.html• http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temari

o/Tema%201.%20Amplificadores%20Operacionales.pdf