El amplificador operacional es uno de los dispositivos más versátiles y de múltiples prestaciones dentro del mundo de la electrónica.
Desde hace varias décadas hasta los días de hoy se siguen usando con mucha frecuencia destacando de ellos su enorme popularidad, aplicabilidad y estabilidad para el diseño de sistemas electrónicos.
Son más las ventajas que podemos destacar y la gran variedad de diseños que se pueden realizar con el.
Desde controlar la temperatura de un horno, pasando por aplicaciones de sonido, telecomunicaciones, medicina, biosensores, aritmética hasta llegar a una implementación con un control robusto y sintonizar los llamados controles proporcional-integral-derivativo.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL: GENERALIDADES.
El límite de lo que se puede llegar a hacer con este dispositivo lo pone el diseñador o aficionado. Sin duda el amplificador operacional llegó para darle un giro enorme a la electrónica.
Hoy en día son ampliamente utilizados en sensores para arduino y otras tarjetas complementarias para los entornos de desarrollo que han estado surgiendo en estos últimos años; la electrónica se ha vuelto muy modular.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL: GENERALIDADES.
CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES.
Una de las características del amplificador operacional es su ganancia de tensión, la cual es infinita.
Posee resistencia de entrada Ri la cual es considerada infinita.
Resistencia de salida igual a cero (R0).
Ancho de banda (Bw) infinito.
su voltaje de offset de entrada está por el orden de los cero volts.
ENCAPSULADO DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL.
Los encapsulados que maneja un amplificador operacional son principalmente dos y son: de inserción o (PTH) y montaje superficial o SMT
CARACTERÍSTICAS DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL.
TENSIONES DE OFFSET: En los amplificadores operacionales reales aparecen en su salida, tensiones del orden de decenas de milivolts en ausencia de un estímulo o señal de entrada.
lo mencionado anteriormente ocurre por disimetrías en la etapa diferencial.
MODELO DE LAS TENSIONES DE OFFSET: voltaje off-set de entrada o V(os) (input offset voltage).
¿COMO ELIMINAR EL OFFSET EN LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES?: Usando potenciómetros (offset-null).
PARÁMETROS DE FRECUENCIA: los amplificadores operacionales tienen alta ganancia y un gran ancho de banda.
Sin embargo, tienen tendencia a tener inestabilidad (debido a que sus polos están en el lado derecho del plano complejo)
CORRECCIÓN DE INESTABILIDAD: esta se logra usando técnicas de compensación internas o externas que limiten su operación. Un capacitor para compensación puede provocar una drástica reducción en la frecuencia de corte.
RELACIÓN DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL: la ganancia multiplicada por la frecuencia de corte es igual a f1, siendo esta el ancho de banda de ganancia unidad.
SLEW RATE (SR): se encarga de reflejar la capacidad que tiene el amplificador operacional para manejar señales variables en el tiempo. También se define como la máxima variación en la tensión de salida con el tiempo que puede proporcionar la etapa salida del amplificador operacional. su unidad de medida son los volts/microsegundos.
Si hay un exceso en el valor del SLEW RATE, el amplificador operacional pierde sus características de linealidad y provoca distorsión en la señal que entrega.
RANGO MÁXIMO DE VOLTAJE DE ENTRADA: se recomienda trabajar el amplificador operacional desde 0.1 hasta 15 volts.
MÁXIMA VARIACIÓN DEL RANGO DE VOLTAJE DE SALIDA: máxima tensión esperada a la salida del amplificador operacional es de 15 volts.
RESISTENCIA MÍNIMA DE SALIDA: 75 ohms.
CONSUMO DE POTENCIA: en corriente directa (DC) para una alimentación de +15 y -15 volts, su valor es de 50 miliwatts (mW).
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO DE SALIDA: corriente máxima de salida limitada por el dispositivo de protección son 25 mA.
VARIACIÓN MÁXIMA DEL VOLTAJE DE SALIDA: es la amplitud pico a pico máxima que se puede conseguir sin que se produzca corte. para el caso Vcc es de +- 15 volts esta variará entre +- 13 y +- 14 volts.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL: GENERALIDADES.
SIMBOLOGÍA Y CONEXIONADO DE BATERÍAS.
En esta representación gráfica, se puede observar la conexión del amplificador operacional en conjunto con las baterías.
La disposición de las fuentes es como se aprecia en la figura con el fin de que a la salida se obtengan voltajes positivos y negativos.
Como se logra apreciar, el amplificador operacional posee dos entradas las cuales son denominadas inversora (-) y no inversora (+).
ESTRUCTURA INTERNA DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL.
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