Reporte de OPAMP

7/25/2019 Reporte de OPAMP

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S.E.P. D.G.E.S.T. S.E.S.INSTITUTO TECNOLGICO DE CD. CUAUHTMOC

Electrnica Analgica

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AMPLIFICADOR OPERACIONAL

CATEDRTICO:Dr. David Senz Zamarrn

PRESENTADO POR:

Adrin Jos ! " s#$%$n#& Ro%o

J&s's An#onio Mon(& C)*&+

H!,#or A-$n S$-,ido G$r, $

Cd. C $ )#!%o,/ C)i) $) $/ Di,i&%0r& 1234

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5ndi,&ndice de figuras..................................................................................................................41 Introduccin.....................................................................................................................

2 !arco "erico..................................................................................................................#2.1 Antecedentes.............................................................................................................#2.2 S$m%olo de un am&lificador o&eracional..................................................................#2.' (aracter$sticas ideales ) reales..................................................................................*2.4 (om&ortamiento en corriente continua +D(,............................................................*2.- imitaciones............................................................................................................1/2.0 (onfiguracin en resta inversora............................................................................12

' % etivo..........................................................................................................................1'4 !aterial ) e3ui&o de a&o)o............................................................................................14

4.1 !aterial...................................................................................................................144.2 E3ui&o ) soft are...................................................................................................1-

- 5lanteamiento del &ro%lema...........................................................................................10-.1 Am&lificador inversor.............................................................................................10-.2 Am&lificador no inversor........................................................................................1-.' Am&lificador sumador.............................................................................................1-.4 Seguidor de volta e..................................................................................................1-.- Am&lificador restador.............................................................................................1#-.0 Am&lificador diferenciador.....................................................................................1#-. Am&lificador integrador..........................................................................................1*-.# (onversin corriente a volta e................................................................................1*-.* (ircuito con fotocelda.............................................................................................1*-.1/ (om&arador cruce &or cero +inversor,..................................................................2/-.11 (om&arador cruce &or cero +no inversor,.............................................................2/-.12 (om&arador de ventana........................................................................................2/

0 Desarrollo.......................................................................................................................210.1 Am&lificador inversor.............................................................................................220.2 Am&lificador no inversor........................................................................................240.' Am&lificador sumador.............................................................................................200.4 Seguidor de volta e..................................................................................................2#0.- Am&lificador restador.............................................................................................2*

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0.0 Am&lificador diferenciador.....................................................................................'10. Am&lificador integrador..........................................................................................''0.# (onversin corriente a volta e................................................................................'-0.* (ircuito con fotocelda.............................................................................................'

0.1/ (om&arador cruce &or cero +inversor,..................................................................'#0.11 (om&arador cruce &or cero +no inversor,.............................................................'*0.12 (om&arador de ventana........................................................................................4/0.1' Sensor de tem&eratura...........................................................................................410.14 Am&lificador restador en fisico.............................................................................4'0.1- Inversor f$sico.......................................................................................................4-

6esultados......................................................................................................................4(onclusiones.....................................................................................................................4#

7i%liograf$a.......................................................................................................................4*

5ndi,& d& 6i( r$s8igura 2.1 S$m%olo del &9Am&.............................................................................................*

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8igura 2.26estador Inversor..................................................................................................1'8igura -.1 Am&lificador inversor..........................................................................................18igura -.2 Am&lificador no inversor.....................................................................................1#8igura -.' Am&lificador sumador.........................................................................................1#8igura -.4 Seguidor de volta e..............................................................................................1#

8igura -.- Am&lificador restador..........................................................................................1*8igura -.0 Am&lificador diferenciador..................................................................................1*8igura -. Am&lificador integrador......................................................................................2/8igura -.# (onversin corriente a volta e.............................................................................2/8igura -.* (ircuito con fotocelda.........................................................................................2/8igura -.1/ (om&arador cruce &or cero +inversor,...............................................................218igura -.11 (om&arador cruce &or cero +no inversor,..........................................................218igura -.12 (om&arador de ventana.....................................................................................218igura 0.1 Am&lificador inversor..........................................................................................2'8igura 0.2 Am&lificador inversor simulado..........................................................................2'8igura 0.' Salida invertida....................................................................................................248igura 0.4 Am&lificador no inversor.....................................................................................2-8igura 0.- Simulacin de un am&lificador no inversor.........................................................208igura 0.0 :olta e final con ganancia ma)or a 1...................................................................208igura 0. Am&lificador sumador..........................................................................................28igura 0.# Am&lificador sumador simulado.........................................................................2#8igura 0.* :olta e de salida del sumador..............................................................................2#8igura 0.1/ Seguidor de volta e............................................................................................2*8igura 0.11 Seguidor de volta e simulado.............................................................................2*8igura 0.12 :olta e de salida del seguidor de volta e............................................................2*8igura 0.1' Am&lificador restador........................................................................................'/8igura 0.14 Simulacin de un restador.................................................................................'18igura 0.1- :olta e de salida del restador.............................................................................'18igura 0.10 Am&lificador diferenciador................................................................................'28igura 0.1 Diferenciador simulado.....................................................................................''8igura 0.1# :olta e de salida del diferenciador.....................................................................''8igura 0.1* Am&lificador integrador....................................................................................'48igura 0.2/ Integrador simulado...........................................................................................'-8igura 0.21 :olta e de salida del integrador..........................................................................'-8igura 0.22 (onversin corriente a volta e...........................................................................'08igura 0.2' Simulacin del convertidor................................................................................'08igura 0.24 :olta e de salida del convertidor........................................................................'8igura 0.2- (ircuito con fotocelda.......................................................................................'#8igura 0.20 (om&arador cruce &or cero +inversor................................................................'*8igura 0.2 (om&aracion de volta e de entrada ) salida del com&arador inversor..............'*8igura 0.2# (om&arador cruce &or cero +no inversor,..........................................................4/8igura 0.2* (om&aracion de volta e de entrada ) salida de com&arador no inversor..........4/8igura 0.'/ (om&arador de ventana.....................................................................................418igura 0.'1 Sensor de tem&eratura.......................................................................................428igura 0.'2 ED a&agado.....................................................................................................428igura 0.'' A&licando calor..................................................................................................4'

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8igura 0.'4 ED encendido..................................................................................................4'8igura 0.'- (ircuito restador en f$sico..................................................................................448igura 0.'0 :alor o%tenido f$sico..........................................................................................4-8igura 0.' Simulacin restador...........................................................................................4-8igura 0.'# Diagrama del inversor.......................................................................................40

8igura 0.'* Inversor en &roto%oard.......................................................................................48igura 0.4/ :olta e en mult$metro........................................................................................4

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5ndi,& d& #$0-$s"a%la 2.1 (aracter$sticas ideales ) reales................................................................................*"a%la 4.1 !ateriales..............................................................................................................14"a%la 4.2 E3ui&o ) soft are.................................................................................................1-

"a%la .1 (om&aracin de resultados...................................................................................4"a%la .2 (ircuitos f$sicos;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 4


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3. In#rod ,,i7nEl conce&to original del &9Am& +am&lificador o&eracional, &rocede del cam&o de loscom&utadores analgicos< en los 3ue comenzaron a usarse t=cnicas o&eracionales en una=&oca tan tem&rana como en los a>os 4/. El nom%re de am&lificador o&eracional derivadel conce&to de un am&lificador D( +am&lificador aco&lado en continua, con unaentrada diferencial ) ganancia e?tremadamente alta< cu)as caracter$sticas de o&eracinesta%an determinadas &or los elementos de realimentacin utilizados.

a im&ortancia del am&lificador o&eracional en la electrnica actual es 3ue &ermitedise>ar %lo3ues funcionales con un com&ortamiento 3ue es inde&endiente de lascaracter$sticas del elemento am&lificador. (on =l se consigue dise>ar circuitoselectrnicos mu) &recisos ) esta%les aun cuando se utilice tecnolog$a semiconductora3ue en si es im&recisa e inesta%le.

(am%iando los ti&os ) dis&osicin de los elementos de realimentacin< &uedenim&lementarse diferentes o&eraciones analgicas@ en gran medida< las caracter$sticasglo%ales del circuito estn determinadas slo &or estos elementos de realimentacin. Deesta forma< el mismo am&lificador es ca&az de realizar diversas o&eraciones< siendo eneste caso el restador analgico 3ue consiste en restar dos se>ales de volta e con el fin deo%tener la resta de estos con la &olaridad invertida

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1. M$r,o T&7ri,oA continuacin se &resentan los &rinci&ios tericos del funcionamiento del &9Am& as$como la configuracin de restador de volta es.

1.3An#&,&d&n#&sos &rimeros a>os del am&lificador o&eracional no fueron los de un circuito integrado

de # &atitas. Este am&lificador o&eracional era un tu%o al vac$o. a idea &rinci&al deestos o&eracionales originales era la de ser utilizados en com&utadoras analgicas< &ara sumar< restar< multi&licar ) realizar o&eraciones ms com&le as.

El Sr. Beorge 5Cil%ric < 3ue tra%a a%a en los untington Engeneering a%s< ) a 3uien sele atri%u)e su invencin< lo introdu o al mercado en el a>o 1*4#.

Estos circuitos integrados son mu) verstiles< de %a o &recio< tama>o &e3ue>o< cone?celentes caracter$sticas ) redu eron el dise>o de un am&lificador a la adicin deunos resistores.

(on el &aso de los a>os ) la me ora en la tecnolog$a de fa%ricacin< los am&lificadoreso&eracionales me oraron nota%lemente. En su configuracin interna se reem&lazaronunos transistores %i&olares &or transistores de efecto de cam&o +F8E",.

1.1S %0o-o d& n $%8-i6i,$dor o8&r$,ion$-

El am&lificador &eracional es un dis&ositivo con dos terminales de entradadenominados G ) o %ien no9inversora e inversora< res&ectivamente. El dis&ositivose conecta adems a una fuente de corriente continua + + V cc ) V cc ,. areferencia comHn &ara la entrada< la salida ) la fuente de alimentacin esta fuera delam&lificador o&eracional ) se denomina tierra +8igura 2.1,.

8igura 2.1 S$m%olo del &9Am&

os terminales de alimentacin &ueden reci%ir diferentes nom%res< &or e em&los en losA. . %asados en 8E" V DD ) V SS res&ectivamente. 5ara los %asados en 7F" son: (( ) : EE.

*

+Entrada inversora,

+Entrada no9 inversora,

+ egativo de alimentacin,

+Salida,

+5ositivo de alimentacin,


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ormalmente los &ines de alimentacin son omitidos en los diagramas el=ctricos &or claridad +7o)lestad< 2//',.

1.9 C$r$,#&r s#i,$s id&$-&s r&$-&s

En la ta%la 2.1 se muestran las caracter$sticas de un &9Am& con los &armetros envalor ideal ) en valor real.

"a%la 2.1 (aracter$sticas ideales ) reales

5armetro :alor ideal :alor real

Zi J 1/ "K

Zo / 1// K

7 J 1 ! z

Av J 1//.///

Ac /

1.4Co%8or#$%i&n#o &n ,orri&n#& ,on#in $ ;DCa ) sereducen as$ los efectos de las &ertur%aciones en la se>al de entrada. a menor im&edancia de salida &ermite 3ue el am&lificador se com&orte como una fuenteel=ctrica de me ores caracter$sticas. Adems< la se>al de salida no de&ende de lasvariaciones en la ganancia del am&lificador< 3ue suele ser mu) varia%le< sino 3uede&ende de la ganancia de la red de realimentacin< 3ue &uede ser mucCo ms esta%lecon un menor coste. As$ mismo< la frecuencia de corte su&erior es ma)or al realimentarales oscilantes +Edminister6r&, &n,i$

Al A. . t$&ico tam%i=n se le conoce como am&lificador realimentado en tensin +:8A,.En =l Ca) una im&ortante limitacin res&ecto a la frecuenciaL El &roducto de la gananciaen tensin &or el ancCo de %anda es constante.

(omo la ganancia en lazo a%ierto es del orden de 1//./// un am&lificador con estaconfiguracin slo tendr$a un ancCo de %anda de unos &ocos ercios + z,. Alrealimentar negativamente se %a a la ganancia a valores del orden de 1/ a cam%io detener un ancCo de %anda ace&ta%le. E?isten modelos de diferentes A. . &ara tra%a ar enfrecuencias su&eriores< en estos am&lificadores &ara mantener las caracter$sticas afrecuencias ms altas 3ue el resto< sacrificando a cam%io un menor valor de ganancia uotro as&ecto t=cnico +7o)lestad< 2//',.

1.=.= C$8$,id$d&s

El A. . &resenta ca&acidades +ca&acitancias, &arsitas< las cuales &roducen una

disminucin de la ganancia conforme se aumenta la frecuencia.1.=.? D&ri*$ #!r%i,$

De%ido a 3ue una unin semiconductora var$a su com&ortamiento con la tem&eratura

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