Amplificador Operacional derivador

Amplificador Operacional derivador

Un circuito derivador consiste en un amplificador operacional. Las resistencias son utilizadas en la retroalimentación y los capacitores en la entrada. El circuito se fundamenta en la relación voltaje – corriente del capacitor:

[pic 1]

Donde I es la corriente que pasa por el capacitor, C es la capacitancia del capacitor, y V es el voltaje a través del capacitor. La corriente que esta fluyendo por el capacitor es proporcional a la variación del voltaje respecto del tiempo que pasa por él. Esta corriente es conectada a una resistencia, la cual tiene la relación corriente – resistencia:

[pic 2]

Donde R es el valor de la resistencia.

Hay que tener en cuenta que la entrada de un amplificador operacional tiene una alta impedancia (formando así una masa virtual) así que corriente total de entrada tiene que fluir por R. Si el voltaje de salida (Vsal) es el voltaje que pasa por el resistor, y el voltaje de entrada Vent es el voltaje que pasa por el capacitor, se puede reacomodar las dos ecuaciones anteriores para obtener:

[pic 3]

De la ecuación anterior, se concluye que:

• La salida es proporcional a la derivada respecto al tiempo de la entrada (actuando así, el amplificador operacional como derivador);
• La ecuación anterior es verdadera para cualquier frecuencia de señal.

Así, puede demostrarse que en una situación ideal el voltaje a través del resistor será proporcional  a la derivada del voltaje a través del capacitor con una ganancia de RC.

Operación

Las señales de entrada son aplicadas al capacitor C. La reactancia capacitiva es un factor importante en el análisis de la operación de un derivador. La reactancia capacitiva es:

[pic 4]

La reactancia capacitiva es inversamente proporcional a la velocidad de cambio del voltaje de entrada aplicado al capacitor. A bajas frecuencias, la reactancia de un capacitor es alta, y a altas frecuencias la reactancia es baja. Por consiguiente, a bajas frecuencias y cambios lentos del voltaje de entrada, la ganancia Rf/Xc, es baja, mientras que a altas frecuencias y cambios rápidos de voltaje, la ganancia es alta, produciendo así, mayores voltajes de salida.

Si se aplica un voltaje constante de corriente directa a la entrada, la salida de voltaje es cero. Si la entrada de voltaje cambia de cero a negativo, el voltaje de salida es positivo. Si el voltaje aplicado cambia de cero a positivo, la salida es negativa. Si una señal cuadrada es aplicada a un derivador, entonces una onda en forma de pico es obtenida a la salida.

El derivador aísla la carga de las etapas sucesivas, entonces, tiene las misma respuesta independientemente de la carga.

A altas frecuencias este simple circuito derivador se vuelve inestable y empieza a oscilar. Esta ganancia de alta frecuencia es reducida añadiendo un capacitor de valor pequeño a través de la resistencia de retroalimentación o un resistor en serie con el capacitor.

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