1. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
DIE
UPM
LECCIÓN 6
AMPLIFICADORES
OPERACIONALES
LECCIÓNLECCIÓN 66
AMPLIFICADORESAMPLIFICADORES
OPERACIONALESOPERACIONALES
Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales
Amplificadores operacionales. El AO idealAmplificadores operacionales. El AO ideal
Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
Aplicaciones no lineales de los AOsAplicaciones no lineales de los AOs
Características reales de los AOsCaracterísticas reales de los AOs
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
DIE
UPM
Los amplificadores, analizados en la lección anterior,
tienen como entrada una sola tensión medida respeto
a una tensión de referencia (masa)
Los amplificadores, analizados en la lección anterior,
tienen como entrada una sola tensión medida respeto
a una tensión de referencia (masa)
Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales
A
u1 u2
Los AMPLIFICADORES DIFERENCIALES tienen dos entradas
y dan una salida proporcional a la diferencia de las tensiones
aplicadas a la entrada
Los AMPLIFICADORES DIFERENCIALES tienen dos entradas
y dan una salida proporcional a la diferencia de las tensiones
aplicadas a la entrada
u1
us
u2
Ad

2. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
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UPM
Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales
&DSDFLGDGGHODPSOLILFDGRUGH
UHFKD]DUVHxDOHVHQPRGRFRP~Q
DSDFLGDGGHODPSOLILFDGRUGHDSDFLGDGGHODPSOLILFDGRUGH
UHFKD]DUVHxDOHVHQPRGRFRP~QUHFKD]DUVHxDOHVHQPRGRFRP~QRechazo en modo comúnRechazo en modo común
0RGRFRP~Q$PF
'LIHUHQFLDO$G
0RGRFRP~Q$0RGRFRP~Q$PFPF
'LIHUHQFLDO$'LIHUHQFLDO$GG
GananciasGanancias $$PFPF$$GG
mcmcdds u·Au·Au +=
dds u·Au =
RealReal
IdealIdeal
Tensión en modo común
Tensión común a ambas entradas
2
uu
u 21
mc
+
=
Tensión en modo diferencial
21d uuu −=
u1
us
u2
Ad
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales
ud Ad
Ruido
RL
Sensor
A
u1
u2
Sensor
RLRuido
Son más inmunes al ruido y no tenemos
que referir las señales a masa
Son más inmunes al ruido y no tenemos
que referir las señales a masa9HQWDMD9HQWDMD9HQWDMD
(ODPSOLILFDGRUGLIHUHQFLDOQRDPSOLILFD
HOUXLGRFRQORTXHD5/QROHOOHJD
UXLGR
(ODPSOLILFDGRUGLIHUHQFLDOQRDPSOLILFD
HOUXLGRFRQORTXHD5/QROHOOHJD
UXLGR

3. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
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Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales
ud
us
Ad
u1
u2
ud us
Ad·udRe
Rs
SÍMBOLOSÍMBOLO CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTE
Razón de rechazo en modo comúnRazón de rechazo en modo común
mc
d
A
A
RRMC =
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Amplificador OperacionalAmplificador Operacional
¾ (VXQDPSOLILFDGRUGLIHUHQFLDOTXHVHLQWHJUDHQXQFLUFXLWRVH
FDUDFWHUL]DSRUWHQHU
) Ganancia de tensión muy alta
) Alta impedancia de entrada
) Baja impedancia de salida
) Amplifica tensión y potencia
¾ (VXQDPSOLILFDGRUGLIHUHQFLDOTXHVHLQWHJUDHQXQFLUFXLWRVH
FDUDFWHUL]DSRUWHQHU
) Ganancia de tensión muy alta
) Alta impedancia de entrada
) Baja impedancia de salida
) Amplifica tensión y potencia
us
Ad
u-
u+
ue us
Ad·ue
SÍMBOLOSÍMBOLO Amplificador Operacional IDEALAmplificador Operacional IDEAL
+Ucc
-Ucc
u+
u-
Re Ö ∞
Rs Ö 0
Ad Ö ∞+
_

4. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
¾ 8QDDSOLFDFLyQOLQHDOVHWLHQHFXDQGRVHUHDOLPHQWD
QHJDWLYDPHQWHHODPSOLILFDGRU
¾ 8QDDSOLFDFLyQOLQHDOVHWLHQHFXDQGRVHUHDOLPHQWD
QHJDWLYDPHQWHHODPSOLILFDGRU
En bucle abiertoEn bucle abierto us
u-
u+
+Ucc
-Ucc
6LXXÆX8 8
6LX!XÆX8 8
6LXÇÆX8Ç
VHPDJQLILFDHOHIHFWR
X8 $/X8X0

5. us
u-
u+
+
_
+
_
us
ue
Con realimentación
positiva
Con realimentación
positiva
us
ue
+
_
X8 $/X8X0

6. FRPR$/Æ∞
X0 X8HTXLOLEULR
6LLQLFLDOPHQWH
X8
Con realimentación
negativa
Con realimentación
negativa
+
_
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
¾ 6HVXHOHQFRQVLGHUDUFDUDFWHUtVWLFDVLGHDOHV
) Re = ∞. . . la corriente de entrada al AO es cero
) Rs = 0 . . . se comporta como una fuente ideal de tensión
) Con realimentación negativa u+ = u- para que la salida sea distinta de ±Ucc
Amplificador inversorAmplificador inversor
IntegradorIntegrador
DerivadorDerivador
SumadorSumador
Amplificador de ganancia positivaAmplificador de ganancia positiva
Amplificador diferencialAmplificador diferencial

7. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
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Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
usue
+
_
i
R1
i
R2
e
1
2
s
2
s
1
e
u·
R
R
u
R
u0
R
0u
V0uu
−=
−
=
−
=+=−
Amplificador inversorAmplificador inversor
dt
du
CRu
R
u
dt
du
Ci
V0uu
e
s
se
−=
−
==
=+=−
DerivadorDerivador
usue
+
_
uc
C
R
i
i
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
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UPM
Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs
∫
−
=−
−
=
−==
−
=
=+=−
t
0
esS
e
s
sce
dtu
RC
1
)0(u)t(u
u
RC
1
dt
du
dt
du
C
dt
du
C
R
0u
i
V0uu
IntegradorIntegrador
i
usue
+
_
uc
C
R usu3
+
_
i3R3
i
R
R2
R1
u2
u1
i2
i1






++−=
++=−
++=
=+=−
3
3
2
2
1
1
s
3
3
2
2
1
1s
321
R
u
R
u
R
u
Ru
R
u
R
u
R
u
R
u
iiii
V0uu
SumadorSumador
i

8. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
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Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs






+=
−
=
−
=+=−
1
2
es
2
se
1
e
e
R
R
1uu
R
uu
R
u0
uuu
Amplificador deAmplificador de
ganancia positivaganancia positiva
)uu(
R
R
u
R
uu
R
uu
RR
R
uuuu
12
1
2
s
2
sA
1
A1
21
2
2A
−=
−
=
−
+
==+=−
AmplificadorAmplificador
diferencialdiferencial
usue
+
_
i
R1
i
R2
ue
usA
+
_
R1
R2
R1 A
R2
u2
u1
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
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Aplicaciones no lineales de los AOsAplicaciones no lineales de los AOs
us
u-
u+
+Ucc
-Ucc
Realimentación positiva o bucle abiertoRealimentación positiva o bucle abierto us
+Ucc
ud
-Ucc
ComparadorComparador
t
uA
6LXXÆX8 8
6LX!XÆX8 8
us
ue +Ucc
-Ucc
A
R2
R1
UREF
us
u1
u2
+Ucc
-Ucc
X8
XXÆX8 8
X!XÆX8 8
X0XÆX8 8
X0!XÆX8 8
21
2
REFA
RR
R
Uu
+
=
+
_
ud
+
_
+
_
+Ucc
-Ucc
us
ue

9. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
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Aplicaciones no lineales de los AOsAplicaciones no lineales de los AOs
Comparador con histéresisComparador con histéresis
us
ue +Ucc
-Ucc
A
R2
R1
21
2
CC
21
2
sA
RR
R
U
RR
R
uu
+
±=
+
=
21
2
CCAcompCCS
RR
R
UuuUuSi
+
+==+=
21
2
CCAcompCCS
RR
R
UuuUuSi
+
−==−=
+uA
Ucc
-uA
-Ucc
us
uA
uA
ue
us
ue
+
_
LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales
Electrónica General
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ProblemaProblema
R(T)=Ro(1+αT)
Ro=100Ω
α=4·10-3(ºC)-1
T en ºC
TREF=25ºC
UBAT=5V
R=200Ω
R1=200Ω
R2=2000Ω
Ucc=±15V
R3=1k:
R4=500:
Figura 1
Figura 2
Se quiere medir la temperatura en un proceso industrial utilizando una PRT. Esta se sitúa
en el interior del horno y se coloca otra a una temperatura constante TREF de 25ºC.
Se propone el circuito de la figura 1 para realizar la medida:
a) Calcule la relación entre u1 y T (temperatura a medir).
b) Calcule el margen de temperaturas a las que la medida es fiable (margen de medida).
c) Calcule la sensibilidad del proceso de medida e indique cómo podría mejorarse.
Si a la salida u1 se conecta un circuito (como el mostrado en la figura 2) para encender una
refrigeración cuando se supere una temperatura dada, dibuje la curva que relaciona u2 con la
temperatura y comente el funcionamiento del sistema suponiendo que la refrigeración se conecta
cuando u2 = -15V.