Instituto Tecnológico de Tlalnepantla
Alumno: Martínez Martínez De La Cruz Juan Juan Jesús
Materia: Electrónica Analógica Profesor: Ing. Torres Lozano José Alfredo Grupo: L41
Carrera: Ingeniería Electromecánica
Investigación unidad III
Tema: Aplicaciones y Usos De Los Amplificadores Operacionales
Fecha: 09 de Diciembre de 2014
ÍNDICE
TEMA
PAGINA
Introducción
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Objetivo
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El Amplificador Operacional no inversor
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El Amplificador Operacional como sumador inversor
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El Amplificador Operacional como comparador
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Bibliografías
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Introducción
La mayor parte del control y medida de los procesos industriales se realiza mediante circuitos electrónicos, siendo el amplificador operacional (Amp. Op.)
un módulo básico de dichos circuitos de control. Aunque cada vez más, el
procesado de la información y la toma de decisiones del sistema se realiza con circuitos digitales o sistemas
basados
en
microprocesadores,
la
conversión de las variables medidas (temperatura, presión, velocidad, etc.) en
variables eléctricas: corriente o tensión (en los sensores), o la conversión inversa (en los actuadores analógicos), requiere de circuitos analógicos, donde el amplificador operacional juega un papel fundamental. Aunque los Amplificadores Operacionales han estado usándose desde hace mucho tiempo, sus aplicaciones fueron inicialmente en las áreas de la computación analógica y de la instrumentación. Los primeros Amplificadores Operacionales se construyeron partiendo de componentes discretos (transistores y resistencias). A la mitad de la década de 1960 se produjo el primer Amplificador Operacional de circuito integrado (CI). 709) se formó de un número relativamente grande de transistores y resistencias, todos ellos en la misma placa de silicio. Aunque sus características eran pobres (en relación a los estándares actuales) y su precio fue bastante alto, su aparición señaló una nueva era en el diseño de circuitos electrónicos. Los ingenieros en electrónica comenzaron a utilizar los Amplificador Operacional en grandes cantidades, lo que causó que su precio se redujera en forma dramática. Demandaron también Amplificador Operacional de mejor calidad. Los fabricantes de semiconductores respondieron con prontitud, y en un plazo de unos pocos años se contó con Amplificador Operacional de alta calidad a precios extremadamente bajos (décimos de centavos de dólar) de un gran número de proveedores. Una de las razones de la popularidad del Amplificador Operacional es su versatilidad. Como muy pronto se verá, se puede hacer casi cualquier cosa con
los Amplificadores Operacionales Aún de mayor importancia, el Amplificadores Operacionales de circuito integrado (CI) presenta características que por muy poco alcanzan el que se considera ideal. Esto implica que es bastante fácil diseñar circuitos utilizando el Amplificador Operacional de CI. También, los 3
circuitos de Amplificadores Operacionales trabajan a niveles muy cerca del funcionamiento teórico que se predice. Las primera aplicaciones de los A. O., fueron en la realización de operaciones matemáticas: suma, resta, derivación, integración etc.
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Objetivo
Mostrar mediante ejemplos típicos, algunas de las aplicaciones del Amplificador Operacional. Revisar el análisis al considerar parámetros básicos de un amplificador operacional real. Distinguir circuitos de aplicación no lineales con amplificadores operacionales y entender su 2 principio de funcionamiento
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El Amplificador Operacional no inversor
Esta configuración permite aumentar el nivel del voltaje en una señal de entrada de tal forma que la señal que entra en la pata no inversora sale amplificada del dispositivo (ver figura 1). Pero, esto?
¿cómo
sucede Figura 1
Hagamos
un
análisis
sencillo…
Si el voltaje en las terminales inversora y no inversora es el mismo, entonces podemos suponer que el voltaje entre R1 y R2 es el mismo que el voltaje de entrada (ver figura 2). Según la Ley de Ohm la corriente es igual al voltaje entre la resistencia. La Ley de Las Corrientes de Kirchhoff establece que la corriente que entra a un nodo es la misma corriente que sale del mismo.
Figura 2
Basados en estos dos conceptos, podemos analizar las corrientes que entran al Nodo a analizar que es el que se forma entre las resistencias R1 y R2.
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La corriente que entra es el resultado de dividir el voltaje de entrada menos el voltaje en las terminales inversoras y no inversoras (es el mismo) entre la resistencia R1. Recordemos que no entra ni sale ninguna corriente entre las terminales inversora y no inversora. Esto quiere decir que la corriente que entra será igual a la que sale. La corriente que sale es el resultado de dividir la diferencia en el voltaje en las terminales inversora y no inversora menos el voltaje de salida entre la resistencia. Si llevamos todo a una expresión final en donde el voltaje de salida quede expresado en función del voltaje de entrada, obtenemos: Si utilizamos los valores que aparecer en la figura de arriba obtenemos (ver figura 3): Vsalida = -(5)(1k/1k)=-5 voltios Figura 3 Como podemos observar, la simulación coincide con nuestros cálculos. Si queremos duplicar el voltaje a la vez que lo invertimos, el valor de R2 debe ser el doble del de R1, para que el V de entrada sea duplicado (ver figura 4).
Figura 4
Las relaciones entre las resistencias R1 y R3 son las que indican el factor multiplicador del voltaje de entrada el cual siempre tendrá signo inverso.
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El Amplificador Operacional como sumador inversor
El amplificador operacional sumador permite al usuario sumar varios niveles de voltaje a la vez que se invierte el signo del voltaje (ver figura 5). Figura 5 El análisis de esta configuración es el siguiente (ver figura 6): Utilizando la Ley de las Corrientes de Kirchhoff se obtiene: Figura 6
Cabe destacar que a esta expresión se le pueden agregar más fases, por lo tanto más voltajes. Una vez más todo dependerá de las relaciones en las
resistencias. El resultado es el siguiente (ver figura 7) : La salida es la suma de todos los voltajes (2+3+4=9) pero con signo invertido.
Figura 7
Esta configuración es muy utilizada en los convertidores de digital a análogo para transformar señales digitales a niveles de voltaje análogo.
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El Amplificador Operacional como comparador
Una de las funciones principales del amplificador operacional es la de comparador. Una de las condiciones que se debe cumplir para utilizar el amplificador operacional es que el voltaje entre la entrada inversora y no inversora debe ser cero. Si establecemos un voltaje fijo en la terminal inversora, pero en la pata no inversora tenemos un voltaje menor a dicho potencial, la salida del amplificador será nula, es decir, no habrá voltaje enFigura la 8 salida (ver figura 8). Si igualamos el voltaje en las terminales inversora y no inversora, la salida de voltaje será efectiva (ver figura 9). Esta función es utilizada en los comparadores lógicos que conforman los conversores de Análogo a Digital. Los voltímetros y por extensión la mayoría Figura 9 de los instrumentos de medición digitales están basados en comparadores lógicos y conversores de análogo a digital. También pueden ser utilizados para comparar niveles de voltajes o en protecciones contra sobre corriente. Los usos que le podamos dar al comparador los podremos estudiar a profundidad en futuros aportes.
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Bibliografías
Link:http://www.fim.umich.mx/teach/ifranco/notas/C4 Amplificadores%20operacionales%20y%20aplicaciones_E.pdf Título: Amplificadores Operacionales Aplicaciones Autor: Facultad de Ingenieria Mecanica Edificio W Ciudad Universitaria Morelia, Michoacán Link:http://panamahitek.com/amplificadores-operacionales-y-su-uso-en-laelectronica/ Título: Amplificadores Operacionales Aplicaciones Autor: Escuela de Electronica
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