UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA
PRESENTADO POR:
PARA LA ASIGNATURA DE INSTRUMENTACION ELECTRONICA I
CIUDAD UNIVERSITARIA UNIVERSITARIA DE ABRIL DEL DEL 2016
En este laboratorio se llevó a cabo la implementación de varios circuitos con Amplificadores operacionales. De esta manera se comprendió su funcionamiento y características a partir de la señal que utilicemos a su entrada o de la configuración realizada. Se utilizó el circuito integrado UA741 y el LF356, de esta forma se estableció comparaciones de algunos parámetros de los mismos y así diferenciar cuál de los 2 es más útil para ciertas aplicaciones. Se desarrollaron la mayoría de las configuraciones de los Amplificadores Operacionales para obtener conclusiones a cerca de su funcionamiento y diferencias con las demás.
En esta sesión de laboratorio se ha destinado una serie de experimentos para el diseño, análisis y discusión, de circuitos creados con amplificadores operacionales, en los cuales se p ondrá a prueba el rendimiento, las características básicas, de algunos circuitos integrados como amplificadores operacionales, entre los cuales podemos encontrar, el clásico LM741, entre otros. Se pondrán a prueba las características básicas de los amplificadores operacionales, como su ganancia, y la relación de resistencias para lograr los valores y niveles de tensión deseados en un diseño de un amplificador, pero también se pondrán a prueba, características especiales de cada amplificador, como su velocidad de conmutación, su ancho de banda, y eso no solo en un integrado, sino muchos de estos, serán puestos a prueba para poder determinar cuál es mejor para implementar diferentes diseños y configuraciones, para poder tener en cuenta estos aspectos inclusive su costo. costo.
Se implementarán distintas configuraciones básicas para analizar el comportamiento de distintas configuraciones de un mismo integrado para ver como una elecciones de componentes puede afectar significativamente o no el funcionamiento de un amplificador y ver cuál sería la mejor opción de integrado teniendo en cuenta las características de cada amplificador y poder establecer así un parámetro o múltiples de ellos a la ora de implementar un diseño, y evitar así caer en errores de diseño, o tener sorpresas no gratas a la hora de llevar nuestro diseño al laboratorio.
Lista de equipo y materiales
Protoboard Generador de Funciones Osciloscopio 1 LM741 1 LF356 1 LM311 1 Transistor 2N2222A 1Transistor 2N2907A Resistencias 1kΩ Resistencias 1.2kΩ Resistencias 3.3kΩ Resistencias 4.7kΩ
Resistencias 7.2kΩ Resistencias 10kΩ Resistencias 11kΩ Resistencias 12kΩ Resistencias 20kΩ Resistencias 22kΩ Resistencias 220kΩ Capacitor 100nF Capacitor 0.1µF Capacitor 33nF Diodo 1N914
La Configuración Inversora En este experimento, usted conectará un LM741 en la configuración inversora de la figura 1. Usted aprenderá a ajustar el offset del amplificador, medir su ancho de banda y observar como su desempeño es afectado por su slew-rate.
Figura1.Circuitoparaelexperimento1.
1. Construya el circuito de la figura1. [Consultar la hoja de datos del 741, para asegurarse asegurarse de que usted ha conectado los pines adecuados del LM741]. Seleccionar las resistencias R1= R2
= 22 kohm y R3 = 11 kohm, y no instale todavía el potenciómetro de 10 kohm. Conectar a tierra la entrada v in y medir el voltaje de salida [probablemente diferirá algunos milivoltios respecto de cero]. Este voltaje es provocado por el voltaje de offset , el cual puede ser modelado como una fuente de voltaje dc en serie con la entrada no-inversora del amplificador y la ganancia del amplificador [en este caso la ganancia es dos para un voltaje aplicado a la entrada no-inversora]. Calcular el voltaje de offsetcorrespondiente y comparar este valor con el valor encontrado en la hoja de datos del L M741.
Vo = -2.2mV;
2. 2 = = = 1. 1 2 22 1+ 1 1+ 22 2. A continuación instale el potenciómetro de cancelación de offsetde 10 kOHM. Ajustar el potenciómetro para hacer cero la salida. ¿Qué rango de voltaje offset de salida se puede alcanzar al ajustar el potenciómetro sobre su rango completo?
Rango de Voffset: -23mV a +18 mV 3. Ahora conecte el generador de señales a la entrada y ajúst elo para producir una señal seno de 0.2 Vp-p, 1 kHz. [Recordar que en algunos generadores de funciones, el valor de salida viene calibrado por default para una carga de 50 ohm]. Medir la magnitud de la ganancia de voltaje para esta conexión. ¿Se necesita un condensador de acoplamiento de entrada entre el generador de funciones y R1? ¿Por qué? o ¿por qué no?
Gv = -1 V/V; ¿Se necesita condensador? : No, Esto es debido a que se puede regular con el generador de señales. 4. Aumentar la frecuencia del generador de señal hasta que la amplitud del voltaje de salida comience a disminuir. Encontrar la frecuencia para la cual la ganancia del amplificador es
1/√ 2
de su valor en baja frecuencia [1 kHz]. Esta frecuencia puede ser considerada como el ancho de banda [punto de -3 dB] de esta configuración particular. Medir el desfase entre los voltajes de entrada y de salida a esta frecuencia. [Investigar las técnicas de medición de desplazamiento de fase con osciloscopio].
Para encontrar la frecuencia 3dB se realizó lo siguiente:
.√ = 152.7 ;
2.16mV es la lectura obtenida a la salida del amp op. Con lo cual se
obtuvo el valor de:
Frecuencia 3dB= 730kHz Se puede observar el desfase en la figura 1.4:
Figura1.4:Seobservaeldesfasede-88º.
Desfase (f3dB) = -88º
= ∗ (1+ 21) = 730 ∗ 1+1 = 1.46 5. Cambiar ahora la resistencia de realimentación R2 a 220 kohm, calcular un nuevo valor para R3, y repetir los pasos 2, 3, y 4. Si desconecta el potenciómetro de of fset, observará que el offset a la salida es aproximadamente 5.5 veces mayor que el encontrado cuando el amplificador fue configurado para una ganancia de 1, desde la entrada inversora. ¿Por qué? ¿Por qué cambiamos R3? ¿Cuál es el valor ideal de R3 en relación a los valores de R1 y R2?
R3= R1//R2 = 20kohm 1. Vo = 2.2mV; Voffset= 1.1mV
2. Rango Voffset: -73.7mV a +41.1mV
3. En la figura 1.5-3 se observan los valores para o btener el Gv = 2.08/208m = -10 V/V
Figura1.5-3:valoresobtenidosparacalcularGv.
4. Frecuencia 3dB = 85kHz; Desfase (f3dB) = -122º.
6. Con el generador de señal ajustado a la frecuencia del ancho de banda [punto de -3dB] para la ganancia de -10, la cual encontramos en la parte 5, aumentar la amplitud del voltaje de entrada hasta que el voltaje de salida comience a distorsionar. A este punto, el amplificador ha alcanzado su límite de slew-rate. Con la amplitud de la entrada ajustada al valor para el cual el voltaje de salida comienza a Distorsionar, calcular el valor máximo de dvout/dt sobre el voltaje de salida. Compare este valor con el valor de slew-rate que aparece en la hoja de especificaciones del LM741.
|dVout/dt|max = 0.34V/us Los valores al comprarlos con los datos del LM741 son parecidos como se muestra en la figura 1.6:
Figura1.6:Semuestraqueelvalordeslew-rateparael741.
7. Reducir la frecuencia del voltaje de entrada en un factor de 5, y mida nuevamente el slewrate del amplificador, encontrando el valor de dvout/dt para el cual el voltaje de salida comienza a distorsionar. Comparar esto con la medición previa de slew-rate.
|dVout/dt|max = 0.93V/us 8. Con el generador de señal ajustado a una frecuencia de 1 kHz, aumentar la amplitud del voltaje de entrada hasta que la salida de voltaje se satura [la parte superior de la onda seno comienza a aplanarse]. Mida el voltaje de saturación del amplificador [tanto positivo como negativo] y compare esos valores con las magnitudes de los voltajes de suministro positivo y negativo. Repita esta medición usando una resistencia de carga de 510 ohm conectada entre la salida y tierra. Cuanto difieren los voltajes de saturación respecto a la prueba sin resistencia de carga [resistencia de carga infinita].
Los siguientes valores para RL = ∞ se muestran en la figura 1.8. Vout(+) max = 14.8V Vout(-) max = -12.8V;
Figura1.8:V(+)maxyV(-)maxobtenidosexperimentalmente.
Ahora los valores obtenidos para una RL = 510ohm Vout(+) max = 14.8V Vout(-) max = -12.8V; Como se observa los valores no difieren con o son la carga RL se obtienen los mismos valores.
9. Ajustar el generador de señal para producir un voltaje de entrada de onda cuadrada. Ajuste la amplitud y la frecuencia de voltaje de entrada hasta que la salida se vuelve una onda triangular. ¿Por qué la forma de onda de salida no es una onda cuadrada? Calcular el dvout/dt para esta onda triangular. [Notar que esta es una forma más fácil y más exacta de medir el slew-rate de su LM741.]
¿Por qué la forma de onda de salida no es una onda cuadrada?: Porque el amp. Op no alcanza a reaccionar y realizar ese cambio, por lo que se observa a la salida una onda triangular como se observa en la figura 1.9.
Figura1.9:puedeobservarselaentradaunaondacuadradayalasalidaunaonda triangular.
|dVout/dt|max = 0.45V
En este experimento, usted comparará el desempeño del LF356 con el del LM741. Notar que el LF356 tiene básicamente las mismas conexiones de pines [pinout] que el LM741. Sin embargo, la hoja de especificaciones muestra un potenciómetro de cancelación de offset de 25 kohm con su cursor conectado al voltaje de suministro positivo. Conectar un LF356 en la configuración de la figura 1. No instale el potenciómetro de cancelación de offset. [No es necesario para los propósitos de este experimento]. 1. C on los mismos valores de resistencias usados en el ítem 5, y una entrada seno de 0.2 Vp-p, compare el ancho de banda del amplificador construido con el LF356, con el del amplificador usando el LM741. Compare su medición con el valor dado en la hoja de especificaciones.
R3=R1//R2 = 20k ohm
= = 220 22 = 10 ⁄ = = ℎ ∗ || = 430 ∗10 = 4.3 El cual es un valor muy cercano al GBW presentado en las hojas de datos del LM356 que es de 5MHz
2. Medir el slew rate del LF356 y comparar su medición con el valor que aparece en las hojas de especificaciones. Puede que la medición exacta sea difícil; haga una estimación inteligente.
= ∆∆ = 0.1288 = 13.6 ⁄
3. Como se comparan los valores de slew rate y ancho de banda del LM741 con los del LF356.
En cuanto al slew-rate, para el LM741 estimamos un SR=0.93 V/μs y para el LM356 un SR=13.6V/μs, por lo que se puede decir que el SR del LM356 es alrededor de 20 veces mayor que el SR del LM741. A la frecuencia de corte a ganancia de -10V/V, el LM741 tiene un Fh de 123kH, y el LM356 tiene un Fh de 620kH, lo que implica que el LM356 tiene un ancho de banda 5 veces mayor que el del LM741
En los experimentos anteriores, usted examinó la configuración inversora. En este experimento, usted examinará otras configuraciones comunes. Usar un op. Amp. LM741 para esos experimentos, a excepción de la figura 3c, el circuito comparador, en donde debe usar un comparador LM311. Para cada circuito, dibuje un diagrama esquemático y anote [etiquetar] todos los valores en su reporte de laboratorio. 1. La figura 3[a] muestra la configuración de un sumador inversor. Seleccionar valores de resistencias tales que vout= -(v1 + 5 v2). Seleccionar valores de R4 para minimizar los efectos de la corriente de polarización de entrada. Construir el circuito y confirmar su desempeño.
Figura3a:SumadorInversor.
R1 = 10k ohm; R2=2kohm; R3 = 10k ohm; R4=1.4k ohms En la figura 3.1 se muestra el funcionamiento del sumador obtenido a la salida.
Figura3.1:Resultadoobtenidodesumarlasdosseñales.
2. Construir el seguidor de voltaje [buffer de ganancia unitaria] de la figura 3[b]. Omitir la resistencia a tierra. Si no usa un condensador de acoplamiento, ¿el circuito funcionaría correctamente? ¿por qué? Encontrar la frecuencia a la cual la ganancia cae a [3dB] de su valor en baja frecuencia]. Insertar una resistencia de 10 Mohm en serie con la entrada del seguidor de voltaje [para simular una fuente con una impedancia de fuente elevada]. Reconociendo que una característica clave de un seguidor de voltaje es su elevada impedancia de entrada, uno esperaría que no ocurriera ningún cambio en la ganancia del circuito seguidor. [Nota: Su punta de prueba de osciloscopio tiene una resistencia de punta a tierra de 10 Mohm. ¿Qué efecto tendrá la punta del osciloscopio, si la usa para medir el
voltaje de entrada al amplificador?] Usted notará que este dato es, en efecto, cierto en baja frecuencia. Sin embargo, usted observará que la ganancia cae rápidamente con la frecuencia. Esto se debe a la presencia de capacitancia parásita en el circuito. En este caso, la impedancia elevada de la resistencia de fuente, en combinación con una pequeña capacitancia en la entrada del amplificador puede formar un filtro RC que reduce la ganancia del op-amp. Mida la frecuencia a la cual la ganancia del amplificador cae a [-3 dB] del valor en baja frecuencia en esta configuración y use este valor para estimar el valor de la capacitancia parásita. Note que los efectos de las capacitancias dispersas [además de asuntos tales como las c orrientes de polarización de entrada] limitan la magnitud de los valores de resistencia que pueden s er usados en configuraciones de circuitos prácticos con amplificadores operacionales.
Figura3b:Seguidordevoltaje.
¿Funciona correctamente sin R puesta a tierra? : Si. ¿Por qué? : Debido a que la entrada no inversora será polarizada atreves de la fuente de señal. F(3dB) = 1.33Mhz
3. La figura 3[c] muestra la configuración del circuito para un comparador. Las resistencias R1 y R2 establecen el nivel de voltaje a la cual la salida del circuito conmutará entre saturación positiva y negativa. Debido al condensador interno requerido para estabilizar Circuitos Integrados diseñados para operación amplificadora con realimentación negativa, y debido también a la naturaleza de la etapa de salida, llevar este amplificador hasta saturación puede requerir un tiempo largo para que este se recupere una vez que el estímulo cambia. Esto vuelve al amplificador operacional una mala opción para ser usado como comparador de alta velocidad. [Los comparadores funcionan sin realimentación]. Por esta razón, se han diseñado productos específicamente para ser usados como comparadores. Estos dispositivos tienen salidas de colector abierto, de manera que requieren una resistencia externa
conectada al bus de alimentación positiva para funcionar de manera adecuada. El valor de la resistencia depende de la corriente requerida para necesaria para manejar la carga cuando el transistor de salida se encuentra encendido [saturado] y la corriente fluye desde la alimentación positiva hasta la resistencia de carga. Valores típicos de resistencias se encuentran en el rango de 1.0 kohm a 10 kohm. Esta resistencia se identifica RPU en el esquema. También tome en cuenta que aunque el comparador se conecta a ambas fuentes de +15V y - 15 V, la salida solo cambia entre tierra y +15V en el circuito mostrado. [La salida se puede disponer para manejar cargas referidas a la alimentación positiva o a la alimentación negativa, también como cargas referidas a tierra como se ilustra aquí.]
· Construya un comparador que conmute cuando el voltaje de entrada alcance un nivel de aproximadamente +5.0 V. Use valores de resistencias estándar de 5% de tolerancia, para R1 y R2. · -Mida el tiempo que se tarda el comparador para conmutar entre voltajes de Saturación positiva y negativo.
Figura3c:Comparador.
R1=1k ohm; R2 = 500 ohm Tiempo de conmutación = 20us; este valor se observa en la figura 3.3
Figura3.3:tiempodeconmutaciónenelcomparador.
4. la figura 2[d] muestra un circuito Schmitt trigger. Este circuito usa al op-amp como un comparador junto con realimentación positiva para crear un lazo de histéresis. Encuentre R1 y R2 tales que el voltaje de umbral del Schmitt trigger es aproximadamente 1/3 de la magnitud del voltaje de suministro. Construya el circuito y verifique sus cálculos.
Figura3dSchmittTrigger.
De donde:
Si
= + 15 = 2 = 1Ω = 500Ω = × (500Ω 500Ω+1Ω) ≈ 13
R1=1k ohms ; R2=500 ohms ; En la figura 3.4 se muestran los resultados obtenidos.
Figura3.4:ResultadosobtenidosconelSchmittTrigger.
5. En la figura 2[e] se han añadido un condensador y una resistencia al Schmitt trigger de la figura 2[c] para producir un oscilador. Muestre la forma de onda de salida en su reporte de laboratorio; también muestre los voltajes de carga y descarga del condensador. Explique como afecta el voltaje de umbral de histéresis a la frecuencia de oscilación. Encuentre valores de R3 y C para producir oscilaciones en aproximadamente 1000 Hz. Verifique sus resultados experimentalmente.
Figura3e:Oscilador
1 = 2ln(1+ ) , = 1 3 = 2ln2, = = 2ln2 1 = 2ln2
= 2× × ×l1 n1+ 1
Donde β es la fracción de voltaje de umbral con respecto al voltaje de suministro, que es nuestro caso es de 1/3.
= 2l1n2
Asumiendo un valor de capacitancia igual a
= ×. ×− × × = . En la figura 3.5 se muestran los resultados obtenidos.
Figura3.5:formaobtenidadeondaalasalidadeloscilado
Figura3.5b:semuestralosvoltajesdecargaydescargadelcondensador.
En este experimento usted usará condensadores y resistencias en los circuitos de realimentación de su amplificador operacional. Todos se pueden pensar en términos del dominio del tiempo [ecuaciones diferenciales] o del dominio de la frecuencia [funciones de Transferencia], dependiendo de la aplicación.
Figura 4. Circuitos para el experimento 4. 1. La figura 4[a] muestra la configuración de un filtro paso bajo/integrador. En el dominio de la frecuencia, el circuito corresponde a un filtro paso bajo. Para este experimento, debe diseñar este circuito para que funcione como un integrador a una frecuencia de 4000 Hz. Debido a que este [circuito] no será un integrador perfecto, debe asegurarse de que el desfase entre la salida y la entrada sea de al menos -85º [un integrador ideal debería tener un desfase de -90º ]. Diseñar el circuito para una ganancia en baja frecuencia de -10. Muestre sus cálculos. Mida la magnitud y el ángulo de fase de la función de transferencia del circuito a 4000 Hz para verificar sus cálculos.
= 4000 = 1400 = 2 = 0. 1 µ 1 = 2 = 2 ×400×0.1 1 ×10− = 3.9Ω = 3.9Ω = 390Ω
Para un valor de capacitor de
Obtenemos que
.
y por consiguiente
Figura4.1:CircuitoIntegradorconundesfasede-91⁰
2. La figura 4[b] muestra un circuito diferenciador. En el dominio de la frecuencia, este circuito corresponde a un filtro paso alto. · ¿Calcular la función de transferencia para este circuito? ¿Para cuales frecuencias produce una forma de onda de salida que corresponde a la derivada de la entrada? · Aplicar una onda triangular a este circuito. Observar la salida como función de la frecuencia. Verificar que sin lugar a dudas este circuito funciona como un diferenciador. Notar que para altas frecuencias el límite de slew rate domina el desempeño del circuito, a medida que la amplitud de entrada se aumenta. ¿A qué frecuencia se comienza a deteriorar el desempeño de su integrador? · En el dominio de la frecuencia. Este circuito puede ser definido como un fltro paso alto. Graficar los valores medidos [de respuesta] desde 10 Hz hasta 100 kHz. En el mismo gráfico, dibujar las asíntotas para la función de transferencia que usted esperaría basado en la función de transferencia calculada.
= = + = [ + 1 ]× = 1+
Este circuito trabajara como diferenciador hasta una frecuencia ubicada una década antes de la frecuencia de corte del filtro paso alto. Y para este circuito la frecuencia de corte es de:
= 21 = 2 ×1×101 × 10×10− = 15.9
Como se observa en la ecuación el circuito trabaja como un diferenciador hasta una frecuencia de 1.59kHz. En la figura 4.2 se muestras una onda triangular en la entrada para verificar el correcto funcionamiento como diferenciador.
Figura4.2:CircuitoDiferenciadoraunafrecuenciade1.59kHz.
Figura5.Circuitosparaelexperimento5.
1. Construya el circuito de la figura 5[a]. Con el generador de funciones ajustado para producir una onda seno de 5 Vp-p a 60 Hz, observar y dibujar (o fotografiar si dispone de una cámara digital) la forma de onda de salida. Notar que este circuito es un rectificador de media onda; pero que usted no observará la caída de aproximadamente 0.6 V que usted esperaría ver en un circuito rectificador simple.
Figura5.1a:Circuitorectificadordeprecisiónimplementadoenellaboratorio.
Aumentar la frecuencia hasta que el voltaje de salida ya no se vea como una onda seno rectificada razonablemente. La razón para esto se puede ver examinando la salida del amplificador (pin 6). Observar que cuando la señal es negativa, el diodo está apagado, desconectando la realimentación del amplificador operacional, provocando de esta manera que la salida del amplificador operacional se vaya hasta el extremo de saturación negativa.
Figura5.1b:semuestraquecuandolaseñalesnegativa,eldiodoestáapagado.
Cuando el voltaje de entrada se vuelve nuevamente positivo, a la salida del amplificador operacional le toma un tiempo finito [determinado por el slew rate del amplificador operacional] regresar desde el voltaje de saturación negativa y alcanzar a la entrada. Medir el tiempo de recuperación de este circuito.
Figura5.1c:semuestraeltiempoderecuperaciónde4µS.
La figura 5[b] muestra una versión mejorada del rectificador de precisión. Construya este circuito y verifique que efectivamente brinda un desempeño mejorado en comparación al circuito de la figura 6[a]. Aumentar la frecuencia de la entrada hasta que observe que el desempeño del circuito rectificador se comienza a deteriorar. ¿Aproximadamente, a que frecuencia ocurre este deterioro? Explicar por qué este circuito funciona mejor que el rectificador simple. SUGERENCIA: revisar las notas de clase (Capítulo 1) o Horowitz (capítulo 4, pp. 188).
Figura5.1d:Circuitorectificadordeprecisiónmejoradoimplementadoenellaboratorio.
Figura5.1e:Eltiempoderecuperaciónesde680nS
2. Tal como se indica en la hoja de datos, el op amp LF356 puede suministrar una corriente de salida máxima de 25 mA [el LF356 está protegido contra corto-circuito para limitar su corriente salida a un valor que no destruirá el dispositivo]. Las figuras 6[a] y 6[b] muestran dos circuitos en los cuales una etapa de salida pushpull [consistente de un transistor 2N3904 (2N2222) y un 2N3906 (2N2907)] se ha añadido a la salida del LF356. De acuerdo a las hojas de datos, cada uno de esos transistores puede suministrar hasta 200 mA y puede disipar una potencia de hasta 350 mW.
Figura6:Circuitosconetapadesalidapush-pull. Con RL = 2.2 k, aplicar una onda seno de 500 mV p-p a la entrada de cada circuito. ¿Cuál es el voltaje de salida observado de cada circuito? ¿Por qué? ¿De qué forma ayuda la realimentación usada en el circuito de la figura 5[b]. El circuito de la figura 5[a] tiene un inconveniente, para valores de voltaje de entrada menores del voltaje de arranque de los transistores (normalmente entre 0.5V y 0.7V) la salida del circuito será cero, ya que los transistores no estarían funcionando, y para voltajes mayores que el voltaje de arranque tenemos una distorsión en la señal de salida. Esta distorsión se muestra en la figura siguiente:
Figura5.2a: Distorsióndelamplificadorconocidacomocrossover
Este error se corrige colocando la trayectoria de retroalimentación a través de la etapa pushpull, de esta manera el Op-amp se encargara de igualar la forma de onda de la salida con la de la entrada, de esta manera se elimina la fuente de error y se mantiene la capacidad de brindar mayores corrientes a la carga. Esta modificación es la que podemos observar en la figura 6[b]. Al realizar esta modificación e implementar el circuito el resultado obtenido es el siguiente:
Figura5.2b:Mejoraenelcircuitopush-pull.
El valor mínimo de RL viene dado por la capacidad máxima de disipación de potencia de los transistores; si se desea limitar la disipación de potencia en los transistores a 200mW la resistencia mínima será:
̂ ̂ ∗ 1 0. 5 ∗15 0. 5 = 4 ∗ = 4 ∗ 0.12 = 11.5
Por lo tanto, la resistencia mínima será de 11.5 Ω
Al implementar un circuito con amplificadores operacionales, se debe tener en cuenta que n se está tratando con un dispositivo ideal, y que este tiene ciertas limitaciones, como puede ser su ancho de banda limitado, y su capacidad de conmutar niveles de tención como es el slew-rate. En un nivel de exigencia bajo, casi cualquier circuito integrado como amplificador operacional, podrá funcionar ya que las especificaciones necesarias para este no serán tan detalladas. Pero al implementar un diseño en el cual se exija más a un amp. Op. Este necesitara cumplir con ciertas características mínimas, para que este circuito funcione como es esperado, es aquí, donde se hacen evidentes las diferencias entre un encapsulado y otro. Por ejemplo, un circuito LM741, en su respuesta a alta frecuencia, o con una alta ganancia en sus configuraciones como amplificador, dejara de responder adecuadamente, debido a su bajo slew-rate, no así el LM356 el cual cuenta con mejores características que este anterior. Aunque se debe tener en cuenta que esta decisión, deberá ser valorada al escoger un integrado u otro, debido a que el usar un amplificador de muy altas características, en un diseño para el cual no sea necesario el más alto desempeño, incurrirá en gastos innecesarios, para las necesidades del diseño. A pesar de los beneficios que los amplificadores operacionales nos brindan habrá muchos casos en que no podrán ser utilizados; para el caso del circuito integrador modificado, se tendrá el límite, en cuanto a frecuencia, la frecuencia de transición del mismo operacional, por lo que al alta frecuencia esta implementación no será de utilidad; de igual manera en el caso de los circuitos diferenciadores. Incluso cuando se implementan circuitos rectificadores activos, a pesar de la ventaja proporcionada que la amplitud de la señal de entrada con respecto a la salida es prácticamente la misma, se volverá inútil cuando se trabaje con frecuencias mayores a las frecuencias de transición del amplificador. Se debe buscar el amplificador más eficiente en cada área en la que se vaya a ocupar, y esta área está dada por sus capacidades o características dadas por el fabricante, por ejemplo: se sabe que cualquier un amplificador operacional funcionara correctamente como un amplificador, pero si se utilizara como comparador nos podrá generar problemas cuando lleguemos a trabajar a mayores velocidades, para estos casos es más conveniente utilizar circuitos comparadores como el LM311 que son más eficientes en esta área, ya que poseen mayores velocidades de conmutación. Para prevenir daños a los circuitos integrados, verificar las corrientes máximas de salida, para no excederlas, en el caso de necesitar mayor abastecimiento de corriente s e deben de añadir las etapas correspondientes a la salida de los amplificadores operacionales con el fin de no sobrecargar el mismo. De igual manera se deben de considerar las características de los elementos que conforman la etapa de salida, ya que de no hacerlo podemos dañarlos en el peor de los casos, y en otros casos causar sobrecalentamiento que en la mayor parte de casos puede causar mal funcionamiento en el resto del circuito.
[1] Sedra. Circuitos Microelectrónicos, Quinta edición. McGraw-Hill Interamericana, 2006. [2] Ramos. Notas de Clase de Instrumentación Electrónica. Universidad de El Salvador, 2000.
