“Principio y funcionamiento de operación”

a) Funcionamiento y conexión de terminales.

1. Funcionamiento: Un amplificador operacional (comúnmente abreviado A.O.) es un circuito electrónico que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G). Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc.)En calculadoras analógicas. De ahí su nombre. El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero.

2. Conexión: Los terminales son:

V+: entrada no inversoraV-: entrada inversoraVOUT: salidaVS+: alimentación positivaVS-: alimentación negativa

b) Que es alimentación, ganancia en lazo abierto y lazo cerrado, situación potencia de salida.

1. Lazo abierto: Si no existe realimentación la salida del A. O. será la resta de sus dos entradas multiplicada por un factor. Este factor suele ser del orden de 100.000 (que se considerará infinito en cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la diferencia entre las dos tensiones es de 1V la salida debería ser 100.000V. Debido a la limitación que supone no poder entregar más tensión de la que hay en la alimentación, el A. O. estará saturado si se da este caso. Esto será aprovechado para su uso en comparadores, como se verá más adelante. Si la tensión más alta es la aplicada a la patilla + la salida será la que corresponde a la alimentación VS+, mientras que si la tensión más alta es la del pin - la salida será la alimentación VS-.

2. Lazo cerrado o realimentado: Se conoce como lazo cerrado a la realimentación en un circuito. Aquí se supondrá realimentación negativa. Para conocer el funcionamiento de esta configuración se parte de las tensiones en las dos entradas exactamente iguales, se supone que la tensión en la pata + sube y, por tanto, la tensión en la salida también se eleva. Como existe la realimentación entre la salida y la pata -, la tensión en esta pata también se eleva, por tanto la diferencia entre las dos entradas se reduce, disminuyéndose también la salida. Este proceso pronto se estabiliza, y se tiene que la salida es la necesaria para mantener las dos entradas, idealmente, con el mismo valor. Siempre que hay realimentación negativa se aplican estas dos aproximaciones para analizar el circuito:

V+ = V- (lo que se conoce como principio del cortocircuito virtual). I+ = I- = 0

c) Parámetros eléctricos.

En principio la ganancia calculada para continua puede ser aplicada para alterna,

pero a partir de ciertas frecuencias aparecen limitaciones. Un ejemplo de

amplificador operacional es el 741op. El A.O. presenta capacidades

(capacitancias) parásitas, las cuales producen una disminución de la ganancia

conforme se aumenta la frecuencia.

d) Condiciones de operación.

1. Comprobar si tiene realimentación negativa2. Si tiene realimentación negativa se pueden aplicar las reglas del apartado

anterior3. Definir las corrientes en cada una de las ramas del circuito4. Aplicar el método de los nodos en todos los nodos del circuito excepto en

los de salida de los amplificadores (porque en principio no se puede saber la corriente que sale de ellos)

5. Aplicando las reglas del apartado 2 resolver las ecuaciones para despejar la tensión en los nodos donde no se conozca.

“Investigar los tipos de operaciones”.

a) Lazo abierto: comparador, comparador de ventana.1. Comparador: En un circuito electrónico, se llama comparador a

un amplificador operacional en lazo abierto (sin realimentación entre su salida y su entrada) y suele usarse para comparar una tensión variable con otra tensión fija que se utiliza como referencia. Como todo amplificador operacional, un comparador estará alimentado por dos fuentes de corriente continua (+Vcc, -Vcc). El comparador hace que, si la tensión de entrada en el borne positivo (en el dibujo, V1) es mayor que la tensión conectada al borne negativo (en el dibujo, V2), la salida (Vout en el dibujo) será igual a +Vcc. En caso contrario, la salida tendrá una tensión -Vcc.

2. Comparador de ventana: Un comparador de ventana que comprende dos

amplificadores operacionales, una primera con dos circuitos de retroalimentación, cada circuito de retroalimentación con un diodo conectado a la salida del amplificador y poled para la conducción actual hacia adelante de polaridad opuesta, para proporcionar una diferencia algebraica entre la señal de entrada y una tensión de set-point seleccionada tal que un diodo lleva a cabo y, a continuación, se apaga mientras que el otro se celebra fuera de y, a continuación, se realiza cuando cambia el signo de la diferencia algebraica. Terminales de entrada diferenciales del amplificador operacional segundo están conectados a los circuitos de retroalimentación separado del primer amplificador operacional, una terminal para la salida de un diodo y el otro a la salida de los diodo de entrada. Una tensión de ancho de la ventana seleccionada está conectada a través de una resistencia de acoplamiento a uno de los terminales de entrada del segundo amplificador operacional para determinar cuando la diferencia algebraica de la señal de entrada y el voltaje de set-point ha superado una tolerancia predeterminada después de esa diferencia ha cambiado signos.

b) Lazo cerrado: amplificador inversor, amplificador no inversor, de ganancia unitaria, sumador, restador, derivador y degrado.

1. Inversor: La configuración más sencilla es la inversora. Dada una señal analógica (por ejemplo de audio) el amplificador inversor constituye el modo más simple de amplificar o atenuar la señal (en el ejemplo propuesto modificar el volumen de la señal).

El modo amplificador inversor. Hemos afirmado que la impedancia de entrada del dispositivo es infinita, por lo cual no circulará corriente en el interior del amplificador operacional y las resistencias R1 y R2 estarán dispuestas en serie. Por encontrarse estas resistencias dispuestas en serie la corriente que atravesará ambas será la misma

2. No inversor: Este circuito presenta como característica más destacable su capacidad para mantener la fase de la señal. El análisis se realiza de forma análoga al anterior.

Se ha razonado que la diferencia de tensión en las patillas de entrada del amplificador operacional ha de ser nula, por lo que la tensión presente en la patilla inversora será la misma que la presente en la no-inversora. Por hallarse las resistencias R1 y R2 en serie, la corriente que las atravesará será la misma y conocida.

3. De ganancia unitaria: Es un amplificador cuya ganacia puede modificarse mediante señales digitales de control. Hacen posible que señales de entrada de diferentes amplitudes sean adquiridas por un convertidor A/D con la misma resolución, se implementan en dos componentes:

Componentes directos Componentes integrados

4. Sumador: Esencialmente no es más que un amplificador en configuración inversora. Difiere de este último en la red resistiva empleada en sustitución de la resistencia R1 utilizada en el ejemplo de configuración inversora.

El desarrollo matemático es el mismo. Debido a la ganancia de tensión infinita del amplificador para que la tensión de salida sea un número finito la tensión de entrada debe ser nula. Puesto que una de las patillas (la no-inversora en este caso) se encuentra conectada a tierra a través de la resistencia Re, la otra patilla (patilla inversora) debe presentar también este valor.

5. Restador: El amplificador operacional restador básico puede considerarse que está formado por un amplificador operacional inversor y por otro amplificador operacional no inversor.

6. Derivador: Aplicamos una tensión Vi a la entrada y observamos en el osciloscopio la curva característica debido a la presencia del capacitor en serie con la entrada del circuito este presenta una mayor ganancia a altas y bajas frecuencias que a las bajas, esta última hace amplificar ruidos.

7. Degrado

c) Configuración, funcionamiento y aplicación del amplificador de instrumento.

1. Configuración:2. Funcionamiento:3. Aplicación:

Unidad 7 mantenimiento y medidas de seguridad

“Medidas de seguridad en el manejo de dispositivos”.

a) Identificar las condiciones y requerimientos de seguridad en el manejo de dispositivo y circuitos electrónicos.

b) Concepto de acumulación de energía en sistemas o circuito electrónicos analógicos.

“Detección y localización de fallas”.

a) Explicar la técnica de análisis de modo y efecto de fallas potenciales.b) Identificar las principales fallas de circuitos electrónicos (cortocircuito, temperatura,

circuito abierto).

Hacer un croquis de tu casa (localizando fallas y medidas de seguridad de su casa).