Conceptos básicos del amplificador operacional
El amplificador operacional, también llamado amplificador operacional, es un circuito integrado que se puede utilizar para realizar varias operaciones lineales, no lineales y matemáticas. Un amplificador operacional es undirect coupled high gain amplifier. Puede operar el amplificador operacional con señales de CA y CC. Este capítulo analiza las características y tipos de amplificadores operacionales.
Construcción de amplificador operacional
Un amplificador operacional consta de amplificadores diferenciales, un traductor de nivel y una etapa de salida. Un amplificador diferencial está presente en la etapa de entrada de un amplificador operacional y, por lo tanto, un amplificador operacional consta detwo input terminals. Uno de esos terminales se llamainverting terminal y el otro se llama como el non-inverting terminal. Los terminales se nombran en función de la relación de fase entre sus respectivas entradas y salidas.
Características del amplificador operacional
Las características o parámetros importantes de un amplificador operacional son los siguientes:
- Ganancia de voltaje de lazo abierto
- Voltaje de compensación de salida
- Relación de rechazo de modo común
- Velocidad de subida
Esta sección analiza estas características en detalle como se indica a continuación:
Ganancia de voltaje de lazo abierto
La ganancia de voltaje de bucle abierto de un amplificador operacional es su ganancia diferencial sin ninguna ruta de retroalimentación.
Matemáticamente, la ganancia de voltaje de bucle abierto de un amplificador operacional se representa como:
$$ A_ {v} = \ frac {v_0} {v_1-v_2} $$
Voltaje de compensación de salida
El voltaje presente en la salida de un amplificador operacional cuando su voltaje de entrada diferencial es cero se llama output offset voltage.
Relación de rechazo de modo común
Relación de rechazo de modo común (CMRR) de un amplificador operacional se define como la relación entre la ganancia diferencial de lazo cerrado, $ A_ {d} $ y la ganancia en modo común, $ A_ {c} $.
Matemáticamente, CMRR se puede representar como -
$$ CMRR = \ frac {A_ {d}} {A_ {c}} $$
Tenga en cuenta que la ganancia en modo común, $ A_ {c} $ de un amplificador operacional es la relación entre el voltaje de salida del modo común y el voltaje de entrada del modo común.
Velocidad de subida
La velocidad de respuesta de un amplificador operacional se define como la velocidad máxima de cambio del voltaje de salida debido a un voltaje de entrada escalonado.
Matemáticamente, la tasa de respuesta (SR) se puede representar como -
$$ SR = Máximo \: de \: \ frac {\ text {d} V_ {0}} {\ text {d} t} $$
Donde, $ V_ {0} $ es el voltaje de salida. En general, la velocidad de respuesta se mide en $ V / \ mu \: Sec $ o $ V / m \: Sec $.
Tipos de amplificadores operacionales
Un amplificador operacional se representa con un símbolo de triángulo que tiene dos entradas y una salida.
Los amplificadores operacionales son de dos tipos: Ideal Op-Amp y Practical Op-Amp.
Se discuten en detalle como se indica a continuación:
Amplificador operacional ideal
Un amplificador operacional ideal existe solo en teoría y no existe prácticamente. losequivalent circuit de un amplificador operacional ideal se muestra en la figura que se muestra a continuación:
Un ideal op-amp exhibe las siguientes características -
Impedancia de entrada $ Z_ {i} = \ infty \ Omega $
Impedancia de salida $ Z_ {0} = 0 \ Omega $
Ganancia de voltaje de lazo abierto $ A_ {v} = \ infty $
Si (el diferencial) voltaje de entrada $ V_ {i} = 0V $, entonces el voltaje de salida será $ V_ {0} = 0V $
El ancho de banda es infinity. Es decir, un amplificador operacional ideal amplificará las señales de cualquier frecuencia sin ninguna atenuación.
Relación de rechazo de modo común (CMRR) es infinity.
Velocidad de subida (SR) es infinity. Significa que el amplificador operacional ideal producirá un cambio en la salida instantáneamente en respuesta a un voltaje de paso de entrada.
Amplificador operacional práctico
Prácticamente, los amplificadores operacionales no son ideales y se desvían de sus características ideales debido a algunas imperfecciones durante la fabricación. losequivalent circuit de un amplificador operacional práctico se muestra en la siguiente figura:
UN practical op-amp exhibe las siguientes características -
Impedancia de entrada, $ Z_ {i} $ en el orden de Mega ohms.
Impedancia de salida, $ Z_ {0} $ en el orden de few ohms..
Ganancia de voltaje de bucle abierto, $ A_ {v} $ será high.
Cuando elige un amplificador operacional práctico, debe verificar si cumple las siguientes condiciones:
La impedancia de entrada, $ Z_ {i} $ debe ser lo más alta posible.
La impedancia de salida, $ Z_ {0} $ debe ser lo más baja posible.
La ganancia de voltaje de lazo abierto, $ A_ {v} $ debe ser lo más alta posible.
El voltaje de compensación de salida debe ser lo más bajo posible.
El ancho de banda operativo debe ser lo más alto posible.
CMRR debe ser lo más alto posible.
La velocidad de respuesta debe ser lo más alta posible.
Note - El amplificador operacional IC 741 es el amplificador operacional más popular y práctico.