ORLANDO ARCILA MONTOYAFacultad de Minas
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Departamento de EnergíaEléctrica y Automática
Electrónica Análoga I
Profesor
Orlando Arcila Montoya
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Ejercicio: determinar V0 en función de Va Vb y Vc
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Sumador operacional sumador
Time
0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2ms 1.4ms 1.6ms 1.8ms 2.0msV(Vc:+) V(Va:+) V(Vb:+) V(U1:OUT)
-8.0V
-4.0V
0V
4.0V
8.0V
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Amplificador operacional sumador
Time
0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2ms 1.4ms 1.6ms 1.8ms 2.0msV(Vc:+) V(Va:+) V(Vb:+) V(U1:OUT)
-3.0V
-2.0V
-1.0V
-0.0V
1.0V
2.0V
3.0V
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Ejercicio: diseñar un circuito donde V0 = 0
Time
0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2ms 1.4ms 1.6ms 1.8ms 2.0msV(Vc:+) V(Va:+) V(Vb:+) V(U1:OUT)
-1.5V
-1.0V
-0.5V
-0.0V
0.5V
1.0V
1.5V
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Aplicaciones del amplificador operacional
V/2
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121
20 V-V*
RRV
2b1a RR RR
Ganancia
En este caso tenemos un Controlador Proporcional
El diagrama de bloques de este controlador con ganancia Kp
V2 +
-V1
V0Σ1
2p R
RK
1
2p R
RK
Aplicaciones del amplificador operacional
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Restador con R1 ≠ Ra y R2 ≠ RbVin1 y Vin2 de la misma polaridad
Time
0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10msV(Vin1:+) V(Vin2:+) V(U1:OUT)
-2.0V
-1.0V
0V
1.0V
2.0V
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9 Time
0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10msV(Vin1:+) V(Vin2:+) V(U1:OUT)
-2.0V
-1.0V
0V
1.0V
2.0V
Restador con R1 = Ra y R2 = RbVin1 y Vin2 de la misma polaridad
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10 Time
0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10msV(Vin1:+) V(Vin2:+) V(U1:OUT)
-2.0V
-1.0V
0V
1.0V
2.0V
Restador con R1 ≠ Ra y R2 ≠ RbV1 y V2 polaridades opuestas
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21
10
/i RR
R*VV
21
1
RRRβ
Avo real para el 741 200,000
V´i = Señal de realimentación
Relacionemos: V0 salidaVi entrada
Mediante el divisor de voltaje
β bloque de realimentación
Análisis del AO en diagrama de bloques, no inversora
Avo V0 Va
V/i
Vi
Σ AVO
β
+
-
V0 Vi
V/i
Va
βV0
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• Relaciona funciones dependientes del tiempo con funciones dependientes de unavariable compleja.
• Tiene varias ventajas entre las que destaca la simplificación de cálculos.
L f t F s f t e dtst
0
L e e e dt e dts
es
t t st s t s t
0
1
0
1
0
11
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• Normalmente no necesitaremos resolver la integral, bastará con consultar lastablas.
Ejemplo: La transformada de f(t)=e-t será:
Transformada de LAPLACE
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ase
snt
t
st
t
at
nn
1
!
11
1
1
s1
2
2 2
2 2
2 2
2 2
1
sen
cos
sen
cos
!
at
at
n atn
ts
sts
e ts a
s ae ts a
nt es a
Tabla reducida de transformadas de LAPLACE
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Trabajando en el dominio de la frecuencia
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Laplace
1
2
i
0
RR
VV
sZsZ
VV
1
2
i
0
sLLsC1C
RR
Por comodidad usaremos C, con L simplemente se nos hace mas engorroso el manejo de las ecuaciones pero es idéntico
despejando V0
Para continuar a análisis pasemos al dominio del tiempo, transformada inversa de Laplace
sRC1
RCs1
VV
i
0
i0 VsRC
1V
Trabajando en el dominio de la frecuencia
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16Controlador integral, muy común en control ANÁLOGO
dttVRC1tV i0Tenemos una integral
Constante de Integración
Tiempo de acción Integral
RC1Ki
ni
tRCK1
Trabajando en el dominio del tiempo
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Integrador no compensado
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18 Time
1.0000s 1.0005s 1.0010s 1.0015s 1.0020s 1.0025s 1.0030s 1.0035s 1.0040sV(U1:OUT) V(Vin:+)
-4V
0V
4V
8V
12V
tn = 0.1mSPW = 1mSV1 = 1.5V2 = - 1.5
Integrador no compensado
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19 Time
1.0000s 1.0005s 1.0010s 1.0015s 1.0020s 1.0025s 1.0030s 1.0035s 1.0040sV(U1:OUT) V(Vin:+)
-1.5V
-1.0V
-0.5V
0V
0.5V
1.0V
1.5V
Inversor Saturado
La simple configuración no garantiza la integral
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20 Time
1.0000s 1.0005s 1.0010s 1.0015s 1.0020s 1.0025s 1.0030s 1.0035s 1.0040sV(U1:OUT) V(Vin:+)
-12V
-8V
-4V
0V
4V
8V
12V
La simple configuración no garantiza la integral
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Integrador compensado
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Integrador compensado
Time
1.0000s 1.0005s 1.0010s 1.0015s 1.0020s 1.0025s 1.0030s 1.0035s 1.0040sV(U1:OUT) V(Vin:+)
-8.0V
-4.0V
0V
4.0V
8.0V
tn = 0.1mSPW = 1mSV1 = 1.5V2 = - 1.5
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Integrador compensado
Time
1.0000s 1.0005s 1.0010s 1.0015s 1.0020s 1.0025s 1.0030s 1.0035s 1.0040sV(U1:OUT) V(Vin:+)
-1.5V
-1.0V
-0.5V
0V
0.5V
1.0V
1.5V
tn = 1mSPW = 1mSV1 = 1.5V2 = - 1.5
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24 Time
1.0000s 1.0005s 1.0010s 1.0015s 1.0020s 1.0025s 1.0030s 1.0035s 1.0040sV(U1:OUT) V(Vin:+)
-1.5V
-1.0V
-0.5V
0V
0.5V
1.0V
1.5V
tn = 10mSPW = 1mSV1 = 1.5V2 = - 1.5
Integrador compensado
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Intercambiando R y C, analizando en el dominio de la frecuencia
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sC1R
sVsV
i
0 sRCsVsV
i
0
dt
tdVRCtV i0 Este es un
Derivador
Ahora vamos al dominio del tiempo
Intercambiando R y C, analizando en el dominio de la frecuencia
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Derivador (diferenciador) con señal de entrada onda cuadrada
Time
1.0000s 1.0005s 1.0010s 1.0015s 1.0020s 1.0025s 1.0030s 1.0035s 1.0040sV(Vin:+) V(U1:OUT)
-2.0V
-1.0V
0V
1.0V
2.0V
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Derivador (diferenciador) con señal de entrada seno
Time
6ms 7ms 8ms 9ms 10ms 11ms 12ms 13ms 14msV(Vin:+) V(U1:OUT)
-2.0V
-1.0V
0V
1.0V
2.0V
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29 Time
6ms 7ms 8ms 9ms 10ms 11ms 12ms 13ms 14msV(Vin:+) V(U1:OUT)
-12V
-8V
-4V
0V
4V
8V
12V
Derivador (diferenciador) con señal de entrada seno
Nuevamente la configuración no garantiza la derivada
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Control análogo y control digital
A nivel Industrial.
Medicina
Electromedicina
Aplicaciones del amplificador operacional
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Bibliografía
COUGHLIN, Robert F. Frederick F. Driscoll. Amplificadoresoperacionales y circuitos integrados lineales. Pearson – PrenticeHall, quinta edición. p. 44 - 81.
RASHID, Muhammad H. Circuitos Microelectrónicos análisis ydiseño. International Thomson Editores, 2000. p. 279 – 289, 291 -295.
FLOYD, Thomas L. Dispositivos Electrónicos. Limusa – NoriegaEditores, 2004. p. 708 – 721.
BOYLESTAD, Robert L. y Louis Nashelsky. Electrónica: Teoría deCircuitos. Pearson Prentice Hall, 1997. p. 640 – 643.
MALIK, Norbert R. Circuitos Electrónicos análisis, simulación ydiseño. Prentice Hall, 1998. p. 76 – 78, 82.