|
|
 |
|
1.4.
Amplificadors operacionals |
|
| Els
amplificadors operacionals són circuits integrats amb
un funcionament intern basat en els amplificadors diferencials,
per la qual cosa el primer que haurem de fer és estudiar aquests
últims.
En
la següent figura podreu veure un amplificador diferencial
bàsic. Poden dir que és un amplificador de tensió amb un funcionament
molt intuïtiu. Com podeu observar el circuit és totalment
simètric, per la qual cosa es considera que els transistors
i les resistències son idèntiques. |
1.4.1.Amplificador
diferencial.
|
| Si
tenim en compte que:
Vid
= v1- v2 = Tensió d’entrada diferencial.
Vod
= Tensió diferencial de sortida
Avd
= Guany de tensió diferencial.
Si
recordem que el guany de tensió era la relació entre
la tensió de sortida i la d’entrada deduirem que:
Avd
= Vod / Vid, Vod = Avd Vid = Avd ( v1-
v2 )
Si
sabem que la tensió en mode comú “Vc” es la semisuma
de les tensions d’entrada podrem dir que:
 |
|
 |
| |
Entrada
i sortida diferencial.
El guany compleix
 |
| |
Entrada
asimètrica i sortida diferencial.
El
guany compleix
 |
| |
Entrada
diferencial i sortida asimètrica.
El
guany compleix
 |
| |
Entrada
i sortida asimètrica.
El
guany compleix
 |
|
Estudi
en mode diferencial.
Quan
estudiem l’amplificador treballant en mode diferencial podem
fer-ho amb quatre possibilitats de connexió de l’entrada i
la sortida. En aquest cas no es considera l’entrada en mode
comú.
L’estudi
de cada tipus de configuració l’haurem de fer utilitzant els
paràmetres híbrids que hem vist anteriorment. cosa que no
farem ara i només donarem el guany per cada cas. |
|
|
Entrada mode comú i sortida asimètrica.
El
guany compleix
Com
en la pràctica
podrem
dir que
 |
|
|
Entrada mode comú i sortida diferencial.
El
guany compleix
 |
|
Estudi
en mode comú.
Quan
estudiem l’amplificador treballant en mode comú podem fer-ho
amb dues possibilitats de connexió de l’entrada i la sortida.
En aquest cas no es considera l’entrada en mode diferencial.
L’estudi
de cada tipus de configuració l’haurem de fer utilitzant els
paràmetres híbrids que hem vist anteriorment. cosa que no
farem ara i només donarem el guany per cada cas. |
| Aquest
factor mesurarà la qualitat d’un amplificador diferencial,
ja que ens relaciona la capacitat d’amplificar la senyal diferencial
respecte a la senyal en mode comú.
CMRR (Comun Mode Rejection Ratio) |
Factor
de rebuig al mode comú |
| |
|
| Símbol
de l’amplificador operacional.
 |
Les
característiques principals d’un A.O. són:
Guany
de tensió: Molt elevat.
Impedància
d’entrada: Molt elevada, de l’ordre dels megaohms.
Impedància de sortida: Molt baixa, de l’ordre de les
desenes d’ohm.
Aquestes
característiques dependran del circuit comercial que
utilitzem, però com veure segons la freqüència de treball
de l’operacional aquestes variaran. |
|
1.4.2.
Amplificadors operacionals.
Direm
Amplificador Operacional a un petit circuit integrat,
que es comporta com un amplificador ideal de tensió.
Com hem dit anteriorment el seu funcionament es basa en els
amplificadors diferencials.
|
|
 |
 |
 |
| Amplificador
operacional en bucle o llaç obert. |
Amplificador
operacional en bucle o llaç tancat i amb realimentació
negativa.
El
senyal de sortida està desfasat 180 º respecte del d’entrada |
Amplificador operacional en bucle o llaç tancat i amb
realimentació positiva.
El
senyal de sortida està en fase (0 º) respecte del d’entrada |
|
Un
A.O. pot treballar de tres maneres:
Entendrem
com a realimentació d’un operacional quan part o tot
el senyal que tenim a la seva sortida el tornen a introduir
a l’entrada.
|
| |
|
| Quan
un A.O. passa a formar part d’un circuit, les realimentacions
faran variar les seves característiques. |
1.4.3.
Circuits amplificadors amb operacionals. |
|
 |
Donada
l’alta impedància d’entrada de l’A.O. podem considerar
que la intensitat del corrent que entre en aquest és
nul, per la qual cosa podrem considerar el nus “a” [V(-)
i V(+)] com una massa virtual ( part d’un circuit que
es considerà i es comporta elèctricament com una massa
sense ser-ho). |
| Amplificador
Inversor.
Aquest
circuit desfasarà 180º el senyal d’entrada a la sortida,
per això es denomina inversor |
 |
|
Amplificador Inversor amb
A.O.
Com
podeu observar un cop es té clar el concepte de massa virtual
l’anàlisi dels circuits es fa mitjançant Kirchoff, així que
a partir d’ara ja no es demostrarà cap vegada més. |
|
 |
Donada
l’alta impedància d’entrada de l’A.O. podem considerar
que la intensitat del corrent que entre en aquest és
nul, per la qual cosa podrem considerar el nus “a” [V(-)
i V(+)] com una massa virtual ( part d’un circuit que
es considerà i es comporta elèctricament com una massa
sense ser-ho). |
| Amplificador
no Inversor i les seves característiques.
En
aquest circuit el senyal d’entrada i el de sortida estan
en fase, per això es denomina no inversor.
Generalment
el valor de R3 serà el paral·lel de R1//R2. |
 |
|
Amplificador
no Inversor amb A.O. |
|
 |
Si
les resistències tinguessin el mateix valor:
 |
|
Sumador
Inversor amb A.O |
|
 |
Si
les resistències tinguessin el mateix valor:
 |
|
Sumador
no Inversor amb A.O. |
|
 |
El
comparador és un circuit que analitzarà dos
senyals d’entrada i els compararà. Aquest circuit
s’utilitza molt per convertir senyals analògics a digitals.
Com el circuit treballa en llaç obert té un elevat guany
i l’operacional serà fàcil de saturar. |
| Si
V1>V2 la tensió diferencial d’entrada és positiva
i l’A.O. es satura, passant la seva sortida a valer
+Vcc
Si
V1<V2 la tensió diferencial d’entrada és negativa
i l’A.O. es satura, passant la seva sortida a valer
-Vcc |
|
Comparador
amb A.O. |
| Amb
amplificadors operacionals també podem realitzar rectificacions
i filtrats de senyals però com són circuits molt complexos
deixarem el seu anàlisi per estudis superiors. |
|
| |
Exemple
9. |
| Quina
serà la tensió de sortida i el valor de la resistència de
l’entrada no inversora del circuit de la figura? R1=15K
;R2=30K ;Vi=3V.
Com
podem observar es tracta d’un Amplificador inversor i en aquest
es compleix que:
Com
a l’entrada tenim 3 volts a la sortida tindrem Vo=-6V
Si
recordem la figura de 1.62 sabrem que:  |
|
