Proyectos con amplificadores operacionales




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Proyectos con amplificadores operacionales


http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/circuitampop.html#Proyecto_1:_Mezclador_de_audio

Los amplificadores operacionales, también conocidos como amp-op tienen dos entradas, invertida (-) y no invertida (+), y una salida. La polaridad de la señal aplicada a la entrada invertida se invierte a la salida. Una señal aplicada a la entrada no invertida mantiene la polaridad en la salida.


La ganancia (grado de amplificación) de un amplificador operacional está determinada por una resistencia de retroalimentación que alimenta parte de la señal amplificada de la salida a la entrada invertida. Esto reduce la amplitud de la señal de salida, y con ello la ganancia. Mientras mas pequeña es esta resistencia menor será la ganancia.

Consideraciones generales

  1. Los cables de alimentación de un amp-op deben ser cortos, si tienen mas de 150 mm de largo, debe colocarse un condensador de 0.1µf entre cada entrada y tierra para evitar funcionamiento errático u oscilaciones.

  2. Usualmente pueden sustituirse unos amp-op por otros en un circuito, por ejemplo, puede usar un amp-op doble IC-1458 en un circuito que requiera dos  amp-op simples IC-741, teniendo cuidado en la conexión correcta de las patas.

  3. Nunca aplique una señal de entrada a un amp-op sin alimentación de voltaje.

  4. Siempre los voltajes de entrada V+ y V- deben ser iguales en magnitud.

  5. El voltaje de la señal de entrada nunca debe ser superior al voltaje de alimentación.

En todos los circuitos presentados en esta página se usarán los amp-op populares IC-741 e IC-1458, el primero simple y el segundo doble.

IC-741

El IC-741 es un amp-op de propósito general muy utilizado, es fácil de usar, práctico y barato.
La figura 1 muestra un esquema de este amp-op indicando la función de sus patas.

Características técnicas

  1. Voltaje de anulación de salida-----------2 a 6 mV

  2. Resistencia de la pata de entrada-----0.3 a 2 megaohms

  3. Ganancia----------------------------------------------20,000 a 200,000

  4. Corriente de consumo -----------------------1.7 a 2.8 mA

  5. Consumo de potencia-------------------------50 a 85 mW          

Valores máximos utilizables

  1. Voltaje de suministro                ±18 v

  2. Disipación de potencia              500 mv

  3. Voltaje diferencial de entrada  ±30 v

  4. Voltaje de entrada                     ±15 v

  5. Tiempo en corto-circuito           indefinido

  6. Temperatura de operación       0° C a 70° C



Figura 1

IC-1458

El IC-1458 incluye dos amp-op independientes de propósito general en un solo paquete. Estos dos amp-op comparten las patas de voltaje de alimentación. Puede utilizarse para sustituir dos IC-741.


La figura 2 muestra un esquema de este amp-op indicando la función de sus patas. 



Figura 2

Proyectos

Proyecto 1: Mezclador de audio

En la figura 3 se muestra el diagrama de cómo usar un IC-741 como mezclador de diferentes entradas de audio.

En este caso la salida será la mezcla de todas las entradas.



Figura 3



Proyecto 2: Sumador de voltajes

En la figura 3 se muestra cómo usar un amplificador operacional para sumar voltajes de entrada. La señal de salida es de polaridad invertida a las entradas.


La suma de los voltajes de entrada debe ser siempre menor que el voltaje de alimentación en 1 ó 2 voltios.

Pueden ser múltiples entradas pero siempre hay que usar una resistencia de 10k en cada una.

En la figura 5 se muestra cómo lograr el mismo efecto manteniendo la polaridad de la señal de entrada a la salida. Pueden utilizarse dos IC-741 en lugar del IC-1458 siempre que se conecten adecuadamente las patas.



Figura 4


Figura 5





Proyecto 3: Diferenciador de voltajes

En la figura 6 se muestra un diagrama de cómo hacer la resta de dos voltajes, en este caso la salida será igual a Vent2 ¯ Vent1. El voltaje de la señal no puede superar al voltaje de alimentación.


La polaridad del voltaje de salida será igual al de las entradas.



Figura 6

Proyecto 4: Interruptor permutador (flip-flop)

El circuito de la figura 7 usa un chip analógico para ejecutar una función digital lógica. En dependencia de a donde se conecte la entrada E se encenderá uno u otro LED.
Los diodos D1 y D2 son diodos zener opcionales y sirven para limitar el nivel de la salida al valor del umbral de conexión de los zener, diodos de 5.1 voltios son razonables.
Este circuito tiene "memoria" es decir el estado adquirido se mantiene aunque la entrada flote después de disparado en una dirección.
Funciona de la manera siguiente:

Entrada E

LED 1

LED 2

+V

on

off

-V

off

on






Figura 7




Proyecto 5: Filtro de paso de bajas frecuencias

La figura 8 representa un circuito que sirve para reducir la potencia de las altas frecuencias a la salida por encima del valor de frecuencia fc en la señal de entrada, en él:


R1 = R2 = R
C1 = C2 = C

R3 = 0.586 × R4
Ganancia = R4/R3

Se considera la frecuencia de corte fc, a la frecuencia donde la señal de salida es 0.707 el valor de la señal máxima de salida.

La magnitud de la reducción de las altas frecuencias será mayor a medida que esta sube.


Si se usan:
R= 4700 ohmios
C= 0.01 µf
fc = 3,386 Hz


Estos valores no son exactos, debe probar con diferentes componentes para lograr un propósito determinado.



Figura 8




Proyecto 6: Filtro de paso de altas frecuencias

Este circuito es idéntico al anterior de pasa-bajos excepto que R1, R2 y C1, C2 han sido intercambiados. Esto produce el efecto contrario, reduce el paso de las altas frecuencias.


Las consideraciones y el valor de fc son las mismas del caso anterior.



Figura 9

Proyecto 7: Filtro pasa-banda sintonizable

En la figura 10 se muestra el circuito para construir un filtro pasa-banda de frecuencias. Este filtro puede ser sintonizado usando el potenciómetro, para dejar pasar desde un estrecho rango de algunos cientos de Hz hasta alrededor de 3000 Hz.



Figura 10




Proyecto 8: Generador de ondas cuadradas

Este circuito es fácilmente ajustable para generar ondas cuadradas. Los componentes de tiempo son C1, R4, R5, R6, y R7.


Los componentes R1, R2 y R3 controlan la duración de los pulsos (ancho). Los pulsos son simétricos cuando R2 está en su centro.
Puede conectarse R2 directamente a +V y tierra eliminando a R1 y R3.



Figura 11



Esta página fue modificada la última vez el: Domingo, 7 de Agosto de 2011

Amplificador operacional


http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/ampoperacional.html


Los amplificadores operacionales son circuitos integrados que sirven para amplificar señales de voltaje. Son muy útiles en la elaboración de circuitos.
Un amplificador operacional tiene dos entradas, invertida (-) y no invertida (+), y una salida.
La polaridad de una señal aplicada a la entrada invertida se invierte a la salida. Una señal aplicada a la entrada no invertida mantiene su polaridad a la salida.
La ganancia (grado de amplificación) de un amplificador operacional está determinada por una resistencia de retroalimentación que alimenta parte de la señal amplificada de la salida a la entrada invertida. Esto reduce la amplitud de la señal de salida, y con ello la ganancia. Mientras mas pequeña es esta resistencia menor será la ganancia.


En la figura 1 se muestra un diagrama de la conexión básica de un amplificador operacional con salida invertida, en ella:

Ganancia = Ren / Rent

Vsal = - Vent (Rre / Rent )





Figura N° 1

La ganancia es independiente del voltaje de alimentación. Observe como la entrada que no se usa se conecta a tierra por lo que el amplificador operacional amplifica la diferencia entre la entrada Vent y tierra (0 voltios).

la resistencia de retroalimentación Rre y el amplificador operacional forman un lazo de retroalimentación cerrado. Cuando la resistencia Rre se omite el amplificador entrega su máxima ganancia, en este caso la salida permuta de  completamente abierto a completamente cerrado o viceversa para muy pequeños cambios de la señal de entrada. En este modo de lazo abierto el amplificador operacional no tiene uso práctico como amplificador lineal y se usa para determinar cuando el voltaje de una de las entradas difiere del voltaje de la otra entrada, como compara los dos voltajes son conocidos como comparadores.

La mayoría de los amplificadores operacionales necesitan una entrada de voltaje + y otra - como puede verse en la figura 1, esta fuente de voltaje puede lograrse conectando dos baterías iguales en serie, luego se conecta el cable de unión entre ellas a tierra quedando los otros extremos como +V y -V.

Conexiones típicas

Conexión sin inversión

La figura 2 muestra la conexión típica de un amplificador operacional con la salida no invertida con respecto a la entrada. Se ha usado uno de los mas populares amp-op el IC-741.
En el dibujo aparecen las fórmulas para determinar los índices básicos del circuito así como los valores nominales de voltaje de alimentación.



Figura N° 2

Conexión invertida

La figura 3 muestra la conexión típica de un amplificador operacional con la salida invertida con respecto a la entrada. Se ha usado uno de los más populares amp-op el IC-741.

En este caso:


Ganancia= - (R2 / R1)


R3 = (R1 R2) / (R1 + R2)



Siendo el voltaje nominal de alimentación igual al de la figura 2.



Figura 3


Comparadores


http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/comparador.html

Un comparador es un circuito analógico que monitorea dos entradas de voltaje. Uno es llamado voltaje de referencia (Vref)  y el otro voltaje de entrada (Vin). Cuando Vin se incrementa por encima o se reduce por debajo de Vref, la salida (Vout) del comparador cambia de estado entre bajo y alto .

Algunos circuitos integrados (como el IC-339, IC-311 etc.) se han diseñado específicamente como comparadores otros como el IC-741 aunque son en realidad  amplificadores operacionales pueden ser usados como comparadores. Estos chips (generalmente con 8 patas) tienen una entrada para Vref, otra para Vin, una de salida Vout, una para el voltaje de alimentación (Vcc) y otra de Tierra.

El esquema que sigue es un diagrama de como conectar un circuito integrado del tipo IC-741 como comparador.



Como puede observarse el voltaje de alimentación se conecta a la pata número 7 y la 4 a tierra. Las patas 2 y 3 son las patas de entrada de los voltajes a comparar, y el voltaje de salida se obtiene por la pata 6.
En este caso cuando Vin exceda a Vref la salida pasa de alto voltaje (casi Vcc) a bajo voltaje (pequeño remanente de voltaje), no exactamente o voltios. Por tal motivo se habla de los estados alto y bajo.



A continuación un esquema de un circuito práctico de un comparador de voltaje que se utiliza para apagar y encender un Led indicador.



Construyendo este simple circuito se puede aprender lo básico de un comparador. R1 y R2 funcionan como divisores de voltaje los que suministran un rango de voltaje a ambas entradas del IC-741 (Vref y Vin). El transistor Q1 establece corriente al Led cuando la salida del IC-741 pasa a alta.
Si asumimos que R1 está calibrado al centro entonces dará 4.5v como Vref, luego moviendo R2 (Vin) podemos apagar y encender el Led de acuerdo a que sea mayor o menos que Vref.


Analógico


http://www.sabelotodo.org/glosario/analogicas.html

Se dice que una señal es analógica cuando las magnitudes de la misma se representan mediante variables continuas, análogas a las magnitudes que dan lugar a la generación de esta señal.

Referido a un aparato o de un instrumento de medida, decimos que es analógico cuando el resultado de la medida se representa mediante variables continuas, análogas a las magnitudes que estamos midiendo.

Una medición analógica es por ejemplo, la medición de la temperatura con un termómetro de aguja, en este aparato el movimiento de la aguja es proporcional (sigue de manera continua) los valores de la temperatura.

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