Grupo de investigación científica y microelectrónica
Características del amplificador operacional
práctica # 6 Objetivos Estudiar algunas características del amplificador operacional como son:
• • • •
Relación de rechazo de modo común (RRMC). Tensión de offset. Compensación de las corrientes de polarización. Concepto de tierra virtual.
Equipo Osciloscopio Multímetro Fuente DC de 12 VCables INTRODUCCIÓN Amplificador operacional ideal Los primeros trabajos sobre amplificadores operacionales datan de la década de los cuarenta y están relacionados con las calculadoras analógicas, capaces de resolver ecuaciones diferenciales. Actualmente, puede considerarse que el amplificador operacional es un componente básico de la electrónica analógica que juega un papel comparable al de otroselementos discretos. El amplificador operacional se considera como un bloque con terminales de entrada y salida. En este momento no interesan los dispositivos electrónicos dentro del amplificador (amp op). Resistencias Amplificador 741 Fuente dual ± 8V
Figura1 Diagrama de entradas y salidas de un amplificador operacional
El amp op es un amplificador de alta ganancia directamente acoplado,que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas. Esto permite que la salida
Por: Lucelly Reyes
1
Grupo de investigación científica y microelectrónica
tenga excursiones por encima y por debajo de tierra. Los amplificadores operacionales tienen amplia aplicación en muchos sistemas electrónicos lineales. EI nombre de amplificador operacional se deriva de una de lasaplicaciones originales de circuitos con estos amplificadores: realizar operaciones matemáticas en computadores analógicos. Los dos terminales de entrada se conocen como entrada no inversora (Vp) e inversora (Vn) respectivamente. La primera genera una señal en fase con la entrada mientras que la segunda presenta un desfase de la señal de salida con respecto a la entrada de 180 grados. De manera ideal, lasalida del amplificador depende no de las magnitudes de las dos tensiones de entrada (Vp,Vn), sino de la diferencia entre ellas. Se define una nueva tensión de entrada como la diferencia: Vd = Vp ? Vn (1)
donde Vd es la tensión diferencial de entrada. La tensión de salida es proporcional a la entrada, y la relación se define como la ganancia de lazo abierto, A. Por tanto, la tensión de salida es:V0 = A(Vp ? Vn) (2)
las características del amplificador operacional son las siguientes:
• • • • • • • • •
Alta impedancia de entrada Ri (teóricamente tiende a infinito). Baja impedancia de salida Ro, aproximadamente nula. La ganancia de tensión de lazo abierto, A tiende a infinito. El ancho de banda tiene a infinito. Tensión de offset nula (Vo = 0 cuando Vp = Vn). Corriente de polarizaciónnula. Margen dinámico infinito o de ± Vcc. Ruido nulo. Tiempo de conmutación nulo.
Lógicamente estos requerimientos son imposibles de satisfacer, pero sirven para comparar con el comportamiento real y así poder saber su calidad respecto al modelo ideal. A continuación estudiaremos las características de un operacional muy utilizado, el 741.
Figura2 Conexiones del integrado de un op-amp 741Por: Lucelly Reyes
2
Grupo de investigación científica y microelectrónica
Características del op.amp 741:
• • • •
Impedancia de entrada: 1 M. Impedancia de salida: 150 . Ganancia de tensión de lazo abierto: 110000 Ancho de banda: 1 Mhz.
Otras características propias de los operacionales reales son las que se citan a continuación, también para el caso del 741
• • • • •Corriente de polarización: 200nA Tensión de alimentación máxima: ±18 V Tensión máxima de entrada: ±13 V Tensión máxima de salida: ±14 V Relación de rechazo de modo común RRMC: 90 dB
Esquema
Figura3 Esquema interno de un amplificador operacional 741
Características Antes de pasar a ver aplicaciones de los amplificadores, tarea de selección ciertamente complicada por las enormes posibilidades…