Amplificadores Operacionales

Amplificadores operacionales

3.1 introducción

En general cualquier dispositivo que aumente dinámicamente ya sea el voltaje, la corriente o la potencia es un amplificador.

Un amplificador como en la figura anterior es un circuito electrónico que recibe una señal de entrada, la procesa internamente y entrega a la salida una señal que es una replica ampliada de la señal de entada. Los amplificadores solo manejan señales elctricas de corriente, voltaje o potencia o representaciones electricas de cantidades fisicas como; voz, sonido, temperatura, luz, etcétera. La conversión de estas ultimas en señales electricas o viceversa, la efectuanlos transistores como cocinas, micrófonos, camaras, termistores etcétera.

Las señales electricas son amplificadas con dispositivos activos como transistores FET's , circuitos integrados, válvulas etcétera. Asociados a componentes pasivos, como resistencias, capacitores, bobinas, transformadores, etcétera. La complejidad en el amplificador depende del tipo de señal a amplificar y/o gananciaque esta requiera, independientemente de su complejidad todos los amplificadores tienen en comun las siguientes caracteristicas:

a) todos utilizan por lo menos un dispositivo activo, ya sea transistor bipolar FET's , MOSFET's, circuitos integrados ect.

b) Todos requieren de una fuente de alimentación de corriente continua oble o sencilla.

c) Su operación se puede resumir espacificando la ganancia, la impedancia de entrada, salida y la respuesta de frecuencia

La Ganancia es una medida de la cantidad de amplificación y se define como la relación numérica de la señal de salida entre la señal de entrada

la ganancia de un amplificador tambien se puede expresar en desibeles.

Si la potencia de entrada de un amplificador e de ½ W y la potencia de salida es de 5 W la gancia en desibeles es de 10.

Una relacion de potencia de 10 cortresponde a cada cambio de 10 desibeles, una relacion de potencia de 100 coorresponde a un cambio de 20 desibeles y asi sucesivamente.

El oido humanno responde logaritmicamente a la relacion de potencias y no a su diferencia, por esta razon se persibe el mismo cambio de la intensidad sonora cuando la potencia de un sonido se incrementa de 0,1 W a 1W que cuendo la hace de1 a 10 W en ambos casos la relacion de cambios es de 10 desibeles.

La impedancia de entrada es la resistencia vista por la fuente que genera la señal que va a ser amplificada y que se define

Como la relación del voltaje entre la corriente en las terminales de entrada del amplificador esto es

La impedancia de entrada depende no solamente de la resistencia de entrada del elemento activo de amplificación, si no tambien de la presencia de capacitores, inductores o resistencias en el circuito.

La impedancia de salida es la resistencia del amplificador vista por la carga que recibe la señal amplificada. Se define como la relacion del voltaje entre la corriente en las terminales de salida del amplificador, esto es ;

La resistencia de una entrada y salida finita causa bfhr en las terminales de salida de un amplificador cuando ase conectan entre las mismas cargas.en la figura siguiente se muestra el circuito equivalente de un amplificador de voltaje.

Para garantizar la maxima transferencia de voltaje entre una fuente de señal y una caja la resistencia de la carga debe ser grande comparada con la resistencia interna de la fuente, como regla general se tiene;

Asi mismo para garantizar la maxima transferencia de potencia entre una fuente de señal y una carga , la resistencia de la carga debe ser igual a la resistencia de la fuente, esto implica que;

La respuesta de la frecuencia del amplificador esta intimamente relacionada con la ganancia, generalmente la ganancia de un amplificador, no es constante para todas las frecuencias de señales posibles.

Esta es que dos o mas señales de la misma amplitud y forma de ondas pero de frecuencias diferentes no reciben neca¡esarimente la misma cantidad amplificada por eso cuando se especifica la ganancia de un amplificador tambien debe de especificarse el rango de frecuencias dentro del cual es valida esta frecuencia.

Este rango recibe el nombre de hancho de banda del amplificador y se expresa en unidades de frecuencia Hz. El ancho de banda tambien se puede especificar en terminos de limites de estos se denomina: “frecuencia de corte superior e inferior”.

La banda de 30 a 20 Hz es el rango de frecuencias que puede ser percibido por el oído humano. Las frecuencias por encima de 20 KHz se denominan ultrasonicos y las frecuencias menores de 30 KHz se denominan subsónicas.

Clasificacion de los amplificadores

Los circuitos amplificadores se pueden clasificar de varias maneras :

a) cunado los amplificadores se clasifican según su aplicación, se dividen en dos grupos, que son; amplificadores de tensión o voltaje y amplificadores de potencia o de corriente.

b) Cuando los amplificadores se clasifican de acuerdo a sus condiciones de la polarizacion se dividen en cuatro clases de amplificadores que son: A, AB, B, C.

A. Los amplificadores clase A estan polarizados para que trabajen en el centro de sus curvas de operación, por lo actual la corriente de salida fluye durante todo el ciclo de voltaje de entrada por lo tanto no existe distorsion.

AB. Están polarizados de manera que la corriente de salida fluye durante un lapso mayor que un semiciclo de entrada, pero menor que un ciclo completo.

B. los amplificadores B estan polarizados al corte de modo que la correinte de salida fluya por un semiciclo de voltaje de entrada.

C. Estan polarizados mas halla del corte, de modo que la correinte de salida fluya durante el tiempo de corriente positivo del ciclo de entrada.

c) Cuando

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