AMPLIFICADORES OPERACIONALES

AMPLIFICADORES OPERACIONALES

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………….4

OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………………....5

OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………………………………….6

JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………………….7

AMPLIFICADORES OPERACIONALES………………………………………………8

AMPLIFICADOR NO INVERSOR……………………………….....................10

AMPLIFICADOR SUMADOR……………………………………………..........10

AMPLIFICADOR DERIVADOR………………………………………………...11

LM741……………………………………………………………………………..12

DIODO LED………………………………………………………………………13

CONDENSADOR………………………………………………………………..14

PROYECTO REALIZADO………………………………………………………………16

METODOLOGÍA…………………………………………………………………………17

ANEXOS………………………………………………………………………………….23

CONCLUSIONES……………………………………………………………………….24

RECOMENDACIONES………………………………………………………………...25

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………….26

INTRODUCCIÓN

Con el siguiente informe se destaca la importancia de los amplificadores operacionales, el cual se define como un circuito electrónico (normalmente se presenta como (circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. El amplificador operacional (AO) es un amplificador de alta ganancia directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual permite que tenga excursiones tanto por arriba como por debajo de tierra (o el punto de referencia que se considere).

Por otro lado en este caso en particular se realizó el montaje y la simulación de un amplificador operacional  No inversor, Sumador y Derivador.

OBJETIVO GENERAL

Realizar el montaje y la simulación de un amplificador operacional  No inversor, Sumador y Derivador.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conocer la función de un amplificador operacional.

Reconocer el funcionamiento y los pines del LM741.

Interpretar las diferentes características de un diodo LED.

Saber la función de un elemento pasivo, como los condensadores.

Reconfirmar la adecuada utilización de la resistencia.

JUSTIFICACIÓN

Un amplificador operacional es un amplificador diferencial de ganancia muy alta que se utiliza como bloque constructivo para el diseño de una amplia gama de circuitos electrónicos. Se representa mediante un triángulo y las características que lo definen son: Ganancia diferencial infinita, Ganancia en modo común nula, Impedancia de entrada infinita e Impedancia de salida nula:

La importancia del amplificador operacional en la electrónica actual es que permite diseñar bloques funcionales con un comportamiento que es independiente de las características del elemento amplificador. Con él se consigue diseñar circuito electrónico muy preciso y estable aun cuando se utilice tecnología semiconductora que en sí es imprecisa e inestable.

Figura 1: Circuito Lineal de un Amplificador Operacional

AMPLIFICADORES OPERACIONALES

El nombre de amplificador operacional proviene de una de las utilidades básicas de este, como son la de realizar operaciones matemáticas en computadores analógicos (características operativas). Originalmente los amplificadores operacionales (AO) se empleaban para operaciones matemáticas (Suma, Resta, Multiplicación, División, Integración, Derivación, etc.) en calculadoras analógicas, de ahí su nombre.

El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual tiene la capacidad de manejo de señal desde f=0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante, tiene además límites de señal que van desde el orden de los nV, hasta unas docenas de voltio (especificación también definida por el fabricante). Los amplificadores operacionales se caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 105 equivalentes a 100dB.

El concepto del amplificador operacional procede del campo de los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre del amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados.

Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estaban determinadas solo por estos elementos de realimentación.

De esta forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al nacimiento de una nueva era en los conceptos de diseño de circuitos.

Los primeros amplificadores operacionales usaban el componente básico de su tiempo: la válvula de vacío. El uso generalizado de los amplificadores operacionales no comenzó realmente hasta los años 60, cuando empezaron a aplicarse las técnicas de estado sólido al diseño de circuitos amplificadores operacionales, fabricándose módulos que realizaban la circuitería interna del amplificador operacional mediante el diseño discreto de estado sólido. Entonces, a mediados de los 60, se introdujeron los primeros amplificadores operacionales de circuito integrado. En unos pocos años los amplificadores operacionales integrados se convirtieron en una herramienta estándar de diseño, abarcando aplicaciones mucho más allá del ámbito original de los computadores analógicos.

Figura 2: Esquema de un Amplificador Operacional

PARÁMETRO VALOR IDEAL VALOR REAL

Impedancia de entrada (Zi) ∞ 10 MΩ – 100 MΩ

Impedancia de salida (Zo) 0 Algunos mΩ

Ancho de Banda (Bw) ∞ 0 – 100 MHz

Ganancia de Voltaje (Av) ∞ 1000000 - 10000000

V offset 0 µV

Tabla 1: Características de un Amplificador Operacional

AMPLIFICADOR NO INVERSOR: En este la señal se introduce por el terminal no inversor, lo cual va a significar que la señal de salida estará en fase con la señal de entrada y amplificada.

Figura 3: Circuito de un Amplificador No Inversor

Fuente Bibliográfica [1]

Vo=(1+ Rf/R1) Vi

AMPLIFICADOR SUMADOR: La salida de este amplificador es proporcional a la suma de las señales de entrada.

Figura 4: Circuito de un Amplificador Sumador Fuente Bibliográfica [2]

Vo=[ Rf/R1 V1+ Rf/R1 V2+ Rf/R1 V3+⋯….+ Rf/R1 Vn]

Caso especial 1:

Si R1 = R2 = R3 =…….. Rn = R

Vo= - Rf/R1 [ V1+ V2+ V3+ ……+ Vn]

Caso especial 2:

Si R1 = R2 = R3 =…….. Rn = Rf = R

Vo= - [ V1+ V2+ V3+ ……+ Vn]

Vo= -[ Σ (Rf/R1 Vi)]

AMPLIFICADOR DERIVADOR: Es un circuito en el que la señal de salida es proporcional a la derivada en el tiempo de la señal de entrada.

Figura 5: Circuito de un Amplificador Derivador Fuente Bibliográfica [3]

Vo=-RC (d Vi)/dt

LM741: Son amplificadores operacionales de propósito general que ofrecen un mejor rendimiento frente a los estándares industriales. Los amplificadores ofrecen muchas características que hacen de su utilización sea casi infalible: Protección de sobrecarga en la entrada y salida, su salida no queda con tensión cuando se excede el rango y ausencia de oscilaciones.

Figura 6: Pines del LM741

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