Sesión 24

Amplificador Operacional Real

Componentes y Circuitos Electrónicos

José A. Garcia Souto

www.uc3m.es/portal/page/portal/dpto_tecnologia_electronica/Personal/JoseAntonioGarcia

Introducción al Amplificador

Operacional RealOBJETIVOS

• Revisar los parámetros básicos de un amplificador operacional real

• Entender el efecto de los parámetros de señal, los errores de continua y la respuesta en frecuencia en el análisis de circuitos lineales con amplificadores operacionales .

2

amplificadores operacionales .

• Revisar el producto ganancia por ancho de banda

UC3M 2009 CCE - Sesión 24

Amplificador operacional REAL

• Ganancia lazo ab. ∞

• Impedancia entrada ∞

• Ganancia finita Av

• Ri alta• Impedancia entrada ∞

• Impedancia salida 0

• CMRR ∞

• BW lazo abierto ∞

• Corrientes entrada 0

• Ri alta

• Ro baja

• CMRR alto

• BW polo dominante

• BW ganancia unidad

• “Bias” IB ”Offset” Iio• Corrientes entrada 0

• Tensión “offset” 0

• Slew-Rate ∞

• “Bias” IB ”Offset” Iio

• T. Desplazamiento Vio

• Slew-Rate

• BW “plena-potencia”

UC3M 2009 3CCE - Sesión 24

Amplificador operacional REALVo+Vcc

Rango

Vs

Vid

-Vee

Av

Rango

Salida

Vio

NO Lineal

Vs

vo = Av ⋅vid

LinealNO Lineal

vo = +Vcc-Vs

vo = -Vee+Vs

UC3M 2009 4CCE - Sesión 24

AO Real (Ri, Ro, Av)

UC3M 2009 5CCE - Sesión 24

AO Real (Polarización)

211

ioBBbias

IIII +==

222

ioBBbias

IIII −==

21 BBio III −=

2

21 BBB

III

+=

UC3M 2009 6CCE - Sesión 24

AO Real (Polarización y Señal)

UC3M 2009 7CCE - Sesión 24

Circuitos al considerar polarización

UC3M 2009 8CCE - Sesión 24

Efecto de la Tensión de “offset” o

desplazamiento Vio

UC3M 2009 9CCE - Sesión 24

Efecto de las corrientes de polarización (Tensión de entrada en lazo abierto)

2

21 BBB

III

+=

21 BBio III −=

2BI =

RIRIVVV ⋅−⋅=−= 1122 thBthBid RIRIVVV ⋅−⋅=−= −+

2

2121

ththioththBid

RRIRRIV

++−=

UC3M 2009 10CCE - Sesión 24

Amplificador Operacional real(Ancho de Banda y Slew-rate)

)()( ωω jHAjA ⋅= )()( ωω jHAjA vov ⋅=

PD

vov

j

AjA

ωωω

/1)(

+=

UC3M 2009 11CCE - Sesión 24

Amplificador Operacional real(Ancho de Banda-Polo Dominante)

TL081 LM301 (30pF)TL081 LM301 (30pF)

UC3M 2009 12CCE - Sesión 24

Amplificador Operacional real

(Respuesta temporal PD)

Vi

Vo

Represente la respuesta exponencial

Vo y dé valores a la tensión y el

tiempo en el instante en que ha

pasado una constante de tiempo τp

tiempo

pasado una constante de tiempo τp

Use como datos que el ancho de

banda para ganancia unidad es

1MHz (producto GxBW) y que la

tensión Vi aplicada va de 0 a 5 V.

UC3M 2009 13CCE - Sesión 24

AO Real (Slew-Rate)

Vi

Vo

dv v∆

tiempo

V

dt

dvmáximoSR o=

t∆

ov∆

s

V

µ

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Ritmo señal senoidal

Amplificador Operacional real

(Efecto del Slew-Rate)

Ritmo señal senoidal

No limita Slew-rate

)2(· ftsenVv po π=

po fVdt

dvmáximo π2=

SRfV <π2

Limita Slew-rate

SRf =

UC3M 2009 15CCE - Sesión 24

SRfVp <π2

p

máxV

SRf

π2=

BW a “plena potencia”: fmáx con Vpmáx

RESUMEN

Parámetros del AO REAL• Producto Ganancia por Ancho de Banda (Unity Gain Bandwidth)

• Corriente de entrada de polarización (bias)

• Corriente de offset de entrada (+ Deriva de la corriente de offset)

• Tensión de desplazamiento de entrada (offset) (+ Deriva de offset)

• Slew-Rate

• Ancho de banda a “plena potencia” (Full-Power Bandwidth)

• Tensión de desplazamiento de salida

• Rango de entrada en modo común• Rango de entrada en modo común

• Rango de entrada diferencial

• Rango de salida de tensión

• Relación de rechazo a la alimentación

UC3M 2009 16CCE - Sesión 24

Amplificador Operacional Real

ANEXO 741

AO Real (AO 741)

UC3M 2009 18CCE - Sesión 24

AO Real (Av)Diferencial Intermedia Salida

Efecto de carga Efecto de carga

5102)596()404(1 ⋅=−⋅−⋅=Av

UC3M 2009 19CCE - Sesión 24

AO Real (Ri)

Ω=== MrRR ramaid 69,242 π

+++=

)1()1( 3

1

o

orama

rrR

ββ π

π

UC3M 2009 20CCE - Sesión 24

AO Real (Ro)

Ω=+

++=− 38

)1(

14614

o

AQconduce

RrRRo

βπ Ω=

+

++=− 66

)1(

20720

o

AQconduce

RrRRo

βπ

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AO Real (Polarización)

II2BIASI

mV6,2≈

1BIASI

Terminales Ajuste Offset

UC3M 2009 22CCE - Sesión 24

AO Real (Márgenes de salida)

≈

+Vcc-Vsat

mAI máx 200 ≈

-Vee+Vsat

UC3M 2009 23CCE - Sesión 24

Condensador de compensación (BW y SR)

UC3M 2009 24CCE - Sesión 24