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LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
DIEUPM
LECCIÓN 6AMPLIFICADORESOPERACIONALES
LECCIÓN LECCIÓN 66AMPLIFICADORESAMPLIFICADORESOPERACIONALESOPERACIONALES
Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales
Amplificadores operacionales. El AO idealAmplificadores operacionales. El AO ideal
Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
Aplicaciones no lineales de los AOsAplicaciones no lineales de los AOs
Características reales de los AOsCaracterísticas reales de los AOs
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
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Los amplificadores, analizados en la lección anterior,tienen como entrada una sola tensión medida respetoa una tensión de referencia (masa)
Los amplificadores, analizados en la lección anterior,tienen como entrada una sola tensión medida respetoa una tensión de referencia (masa)
Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales
Au1 u2
Los AMPLIFICADORES DIFERENCIALES tienen dos entradasy dan una salida proporcional a la diferencia de las tensionesaplicadas a la entrada
Los AMPLIFICADORES DIFERENCIALES tienen dos entradasy dan una salida proporcional a la diferencia de las tensionesaplicadas a la entrada
u1
us
u2Ad
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales
Rechazo en modo comúnRechazo en modo común
GananciasGanancias
mcmcdds u·Au·Au +=
dds u·Au =
RealReal
IdealIdeal
Tensión en modo comúnTensión común a ambas entradas
2uu
u 21mc
+=
Tensión en modo diferencial
21d uuu −=
u1
us
u2Ad
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales
ud Ad
Ruido
RL
Sensor
Au1
u2SensorRLRuido
Son más inmunes al ruido y no tenemosque referir las señales a masa
Son más inmunes al ruido y no tenemosque referir las señales a masa
/
/
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales
udusAd
u1
u2
ud usAd·udRe
Rs
SÍMBOLOSÍMBOLO CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTE
Razón de rechazo en modo comúnRazón de rechazo en modo común
mc
d
A
ARRMC =
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Amplificador OperacionalAmplificador Operacional
Ganancia de tensión muy alta Alta impedancia de entrada Baja impedancia de salida Amplifica tensión y potencia
Ganancia de tensión muy alta Alta impedancia de entrada Baja impedancia de salida Amplifica tensión y potencia
usAd
u-
u+ue us
Ad·ue
SÍMBOLOSÍMBOLO Amplificador Operacional IDEALAmplificador Operacional IDEAL
+Ucc
-Ucc
u+
u-
Re ∞Rs 0Ad ∞+
_
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
! "
! "
En bucle abiertoEn bucle abierto us
u-
u+
+Ucc
-Ucc
V
&&
V
&&
V
V
G
V
H
us
u-
u+ +
_
+
_
us
ueCon realimentaciónpositivaCon realimentaciónpositiva
us
ue+
_
V
G
V
H
G∞
H
V
V
Con realimentaciónnegativaCon realimentaciónnegativa
+
_
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Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
# $ Re = ∞. . . la corriente de entrada al AO es cero Rs = 0 . . . se comporta como una fuente ideal de tensión Con realimentación negativa u+ = u- para que la salida sea distinta de ±Ucc
Amplificador inversorAmplificador inversor
IntegradorIntegrador
DerivadorDerivador
SumadorSumador
Amplificador de ganancia positivaAmplificador de ganancia positiva
Amplificador diferencialAmplificador diferencial
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
usue
+
_i
R1i R2
e1
2s
2
s
1
e
u·RR
u
Ru0
R0u
V0uu
−=
−=−=+=−
Amplificador inversorAmplificador inversor
dtdu
CRu
Ru
dtdu
Ci
V0uu
es
se
−=
−==
=+=−
DerivadorDerivador
usue
+
_
uc
CR
i
i
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Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
∫−=−
−=
−==−=
=+=−
t
0 esS
es
sce
dtuRC
1)0(u)t(u
uRC
1dt
dudt
duC
dtdu
CR
0ui
V0uu
IntegradorIntegrador
iusue
+
_uc
C
R usu3
+
_i3R3
i RR2
R1
u2
u1
i2
i1
++−=
++=−
++==+=−
3
3
2
2
1
1s
3
3
2
2
1
1s
321
Ru
Ru
Ru
Ru
Ru
Ru
Ru
Ru
iiii
V0uu
SumadorSumador
i
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
+=
−=−=+=−
1
2es
2
se
1
e
e
RR
1uu
Ruu
Ru0
uuu
Amplificador deAmplificador deganancia positivaganancia positiva
)uu(RR
u
Ruu
Ruu
RRR
uuuu
121
2s
2
sA
1
A1
21
22A
−=
−=−+
==+=−
AmplificadorAmplificadordiferencialdiferencial
usue
+
_i
R1i R2
ue
usA
+
_R1
R2
R1 A
R2
u2
u1
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Aplicaciones no lineales de los AOsAplicaciones no lineales de los AOs
us
u-
u+
+Ucc
-Ucc
Realimentación positiva o bucle abiertoRealimentación positiva o bucle abierto us
+Ucc
ud
-Ucc
ComparadorComparador
t
uA
V
&&
V
&&
us
ue +Ucc
-Ucc
A
R2
R1
UREF
us
u1
u2
+Ucc
-Ucc
V
V
&&
V
&&
H
$
V
&&
H
$
V
&&
21
2REFA RR
RUu
+=
+
_ud
+
_
+
_
+Ucc
-Ucc
us
ue
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Aplicaciones no lineales de los AOsAplicaciones no lineales de los AOs
Comparador con histéresisComparador con histéresis
us
ue +Ucc
-Ucc
A
R2
R121
2CC
21
2sA RR
RU
RRR
uu+
±=+
=
21
2CCAcompCCS RR
RUuu Uu Si
++==+=
21
2CCAcompCCS RR
RUuu Uu Si
+−==−=
+uA
Ucc
-uA
-Ucc
us
uAuA
ue
us
ue
+
_
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ProblemaProblema
R(T)=Ro(1+αT)Ro=100Ωα=4·10-3(ºC)-1
T en ºC
TREF=25ºCUBAT=5VR=200ΩR1=200ΩR2=2000ΩUcc=±15V
R3=1k:R4=500:
Figura 1Figura 2
Se quiere medir la temperatura en un proceso industrial utilizando una PRT. Esta se sitúaen el interior del horno y se coloca otra a una temperatura constante TREF de 25ºC.Se propone el circuito de la figura 1 para realizar la medida:
a) Calcule la relación entre u1 y T (temperatura a medir).
b) Calcule el margen de temperaturas a las que la medida es fiable (margen de medida).
c) Calcule la sensibilidad del proceso de medida e indique cómo podría mejorarse.
Si a la salida u1 se conecta un circuito (como el mostrado en la figura 2) para encender unarefrigeración cuando se supere una temperatura dada, dibuje la curva que relaciona u2 con latemperatura y comente el funcionamiento del sistema suponiendo que la refrigeración se conectacuando u2 = -15V.