1. No category

UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA
FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS
DEPTO. INGENIERÍA ELÉCTRICA
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS II
TEMA Nº 1 : Aplicaciones Básicas del
del Amplificador
Operacional
2015
Preparado por: J.I.Huircán
Profesor: J. Huircan
OBJETIVOS
Realizar montaje básico de circuitos con Amplificadores Operacionales
Verificar el funcionamiento de las aplicaciones básicas con Amplificadores
Operacionales
INTRODUCCIÓN
El amplificador operacional (Op Amp IC - Integrated Circuits) es uno de los dispositivos
más versátiles de la electrónica analógica. Es un amplificador de voltaje de acoplamiento
directo de alta ganancia. Sus características permiten implementar un gran número de
aplicaciones tanto lineales como no lineales. Su nombre deriva de las aplicaciones
originales que consistían en realizar operaciones matemáticas en forma analógica de
señales. En este laboratorio se implementarán algunas aplicaciones lineales básicas las
cuales permiten revisar en terreno sus prestaciones.
BASIC REVIEW
La aplicaciones lineales del amplificador operacional (Op Amp) básicamente consisten en
amplificadores de voltaje, conversores v-i, integradores, circuitos de interfaz,
acondicionadores de señal. Para estas aplicaciones el Op Amp debe ser complementado
con una red de realimentación la cual permite realizar un control de la ganancia en forma
más precisa. El análisis de estas aplicaciones sólo requiere del planteamiento de la ley de
corrientes de Kirchhoff en los terminales v- y v+ de Op Amp y la aplicación del concepto del
cortocircuito virtual, lo que proviene de sus características ideales [1]. La Figura 1 indica
el símbolo del dispositivo y su equivalente de red, la Tabla 1 muestra los parámetros del
Op Amp ideal.
+ VCC
vv+
_
vout
+
_V
CC
(a)
Figura 1. Simbolo del dispositivo.
Tabla 1. Parámetros del Op Amp Ideal.
Parámetro
Valor
∞
∞
0
∞
Ganancia de lazo abierto Av
Resistencia de entrada Rin
Resistencia de salida Rout
Ancho de Banda BW
Dentro de las aplicaciones más básicas se tienen el amplificador inversor, No Inversor,
seguidor de emisor y amplificador diferencial los cuales se muestran en la Figura 2,
adicionalmente se indica su relación de entrada salida, las cuales pueden ser revisadas
en [1] y [2].
RF
RA
vin
RA
RF
_
_
vout
vout = −
Rf
Ra
vout
vin
+
+
 Rf

vout = 
+ 1  vin
 Ra

vin
(a)
(b)
RF
vin
1
RF
RA
_
_
vin
vout
vin
2
+
+
RF
vout = vin
vout =
(c )
vout
RA
Rf
Ra
( vin2 − vin1 )
(d)
Figura 2. Configuraciones básicas (a) Inversor (b) No Inversor (c ) Seguidor de Emisor (d) Diferencial.
El OP AMP REAL - DESCRIPCION INTERNA
El circuito integrado (IC-Op Amp, Integrated Circuit Operational Amplifier) se muestra en
la Figura 3a. Un diagrama interno se indica en la Figura 3b, donde los pines son numerados
en sentido anti-horario. El terminar número 1, se indica mediante una muesca o circulo en
relieve en el circuito. El formato del circuito integrado indicado se conoce como
encapsulado DIP (Dual In-line Package). Para este caso particular será el DIP-8. Note en
la Figura 3b que el diagrama interno indica a que corresponde cada terminal.
Laboratorio de Circuitos Electrónicos II -2015
La muesca o el punto indica el terminal 1
Offset Null
1
Entrada
Inversora
2
Entrada
No Inversora
8
1
2
3 4
-V
3
8
_
+
7
6
NC
+V
Salida
4
5
Offset Null
Figura 3. (a) Encapasulado DIP (b) Esquema Interno
De acuerdo a la Figura 3 se utilizarán los terminales:
ִ 2 (v-), 3 (v+)
ִ 4 (-VCC)
ִ 6 (vo)
ִ 7 (+VCC).
Op Amp - Alimentación
Para su operación, el Op Amp requiere de dos fuentes de corriente continua conectadas
en serie que permiten realizar la polarización del circuito. En el caso de un Op Amp de
propósito general como el indicado en la Figura 3, la alimentación se realizará de acuerdo
al diagrama esquemático de la Figura 4a, lo que permitire obtener el voltaje positivo y
negativo.
DC Dual Power Supply
VCC
v
_
_
+
7
2
A
+
v+
4
3
6
vo
+
-
+
-
Vcc
+
-
Vcc
+Vcc
-V cc
GND
-VCC
A proto-board
(a)
(b)
Figura 4. (a) Diagrama esquemático de conexión para alimentación. (b) Conexiones en fuente de poder.
De acuerdo a la Figura 4b, se observa que las dos fuentes se conectan en serie, un
extremo provee el voltaje +Vcc, el otro provee –Vcc , luego el punto de conexión entre
ambas fuentes se usará como tierra del circuito, en este caso todos las mediciones se
realizan respecto de este punto.
Existen distintos Op Amp que tienen un diagrama de conexión similar. Las diferencias
estarán en sus características eléctricas tales como Rin, Rout, CMRR, en sus
características de CA, tales como el ancho de banda, Ganancia, etc. o en sus
características nominales de alimentación. Cada Op Amp se identifica a través de un
Laboratorio de Circuitos Electrónicos II -2015
número y un pre-fijo de letras que indica el fabricante. También se acompaña un código a
continuación del numero que indica características de encapsulado y rangos térmicos.
En la Tabla 2, se indican algunos de los Op Amp más conocidos y sus características
principales.
Tabla 2. Tipos de Op Amp.
Op Amp
LM 741 o µA741
Caracteristicas Generales
Op Amp General Purpuse
LF 351
JFET Input Operational Amplifier
OP 07
Ultralow Offset Voltage Operational Amplifiers
Laboratorio de Circuitos Electrónicos II -2015
DISEÑO PREVIO
Considerando un amplificador LM741 o µA741
Diseñe un Amplificador Inversor de Ganancia:
Av
Diseñe un Amplificador No Inversor de Ganancia:
Av
Diseñe un Amplificador Diferencial de ganancia:
Av
kΩ
Use como Ra una resistencia de
PREINFORME
Debe ser desarrollado en hoja tamaño carta, sin tapa y manuscrito (no
en editor de texto).
texto). Letra clara, ecuaciones y diagramas legibles y
ordenados.
Diseño solicitado
Esquemático de los circuitos indicando los terminales
Layout de los circuitos solicitados que incluya conexionado de instrumentos
CARPETA DE TRABAJO INDIVIDUAL
ִ
ִ
ִ
ִ
Datasheet del amplificador operacional señalado (al menos de dos fabricantes
por cada uno).
Copia de preinforme
Guía de Laboratorio
Guía de Actividades de laboratorio
BIBLIOGRAFÍA
APUNTES CLASES Circuitos Electrónicos II
[1] Huircan, J. El Amplificador operacional Ideal
[2] Huircan, J. Especificaciones Técnicas del Amplificador Operacional
Libros
[3] Jung, W. 2005. Op Amp Applications Handbook. Analog Device
[4] Savant, C., Roden, M., Carpenter, G. 1992 Diseño Electrónico Circuitos y sistemas. Adisson
Wesley.
[5] Caughlin, R., Driscoll, F.,1993, Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados Lineales.
DataBook
[6 ] National Semicoductor, Operational Amplifier Databook, 1995
[7] Motorola, Linear interfacing IC´s Vol I y II, 1993
Laboratorio de Circuitos Electrónicos II -2015