Després de les vacances de Setmana Santa hem reprès el curs
i per posar-nos al dia hem resumit les conclusions a les que vam arribar la
darrera classe sobre el funcionament de l’amplificador operacional en zona
lineal.
Per estudiar l’A.O en aquesta petita zona vam veure que era molt útil
relacionar Vo amb el circuit, aquesta relació l’anomenem realimentació i avui hem vist que quan estudiem un circuit
realimentat podem seguir dos procediments:
- Substituir l’A.O. pel seu model a la zona lineal.
- Ens adonem que no cometem cap error important si suposem que Ao (Vo = Ao(V+-V-)) tendeix a infinit, aquesta suposició implica que el valor absolut de V+-V- tendeix a 0 i per tant que V+ = V-, equació que afegirem al KCL. És a dir, quan ens trobem davant d’un A.O. realimentat el més ràpid i senzill serà afegir al mètode nodal modificat l’equació que obtenim d’aplicar el mètode de curtcircuit virtual : V+=V-.
A continuació hem estudiat diversos circuits amb A.O.
realimentats:
AMPLIFICADOR IDEAL NO INVERSOR:
Si estudiéssim amb el mètode de caixa negra un amplificador
com el següent obtindríem que l’entrada està curtcircuitada i que Vo=kVin, on k=1+R2/R1. Que l’entrada estigui
curtcircuitada implica que la resistència d’entrada és infinita, i això el
converteix en ideal, ja que no
modificarà en absolut el circuit que li proporciona la tensió a amplificar,
l’anomenem a més no inversor perquè la sortida tindrà el
mateix signe que l’entrada.
L’ona associada a la sortida d’aquest circuit, sempre que es
trobi dins la zona de validesa (|Vo|<Vcc), tindrà la mateixa forma que l’ona
d’entrada, si sortim d’aquesta zona vàlida, obtindríem aquesta forma però
distorsionada.
AMPLIFICADOR INVERSOR:
En aquest cas si estudiem el circuit obtenim que la
resistència d’entrada no és infinita, sinó que Rin=R1, això fa que no sigui ideal, ja que afectarà als KCL del circuit que proporciona la
tensió a amplificar. La sortida serà -Vin·R2/R1
,per tant el signe de la sortida serà el contrari que el de l’entrada, és a
dir, l’amplificador serà inversor.
Si afegíssim en paral·lel a la resistència R2 un
condensador, analitzaríem el circuit en RPS i ens adonaríem que
H(s)=(-R2/(R2Cs+1))/R1 , és a dir, actua com un A.O. inversor però enlloc de R2
tenim la impedància equivalent en paral·lel de R i C.
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL:
La forma més eficaç d’analitzar aquest circuit és aplicant
superposició, això ens porta adonar-nos fàcilment que està format per un
amplificador inversor i un de no inversor, la sortida total serà per tant :
Vo=(1+R2/R1)·(R4/(R3+R4))·V2-R2/R1·V1
Ens adonem a partir d’aquest resultat que si tots els
resistors tenen el mateix valor Vo=V1-V2, amb aquest motiu l’anomenem
diferencial o restador, i no és ideal ja que la part del amplificador inversor
no ho és.
Després hem introduït un nou esquema circuital, format per
la connexió de varis circuits, que anomenem circuit amb etapes connectades en cascada. Quan estudiem aquest
tipus de circuit ho fem analitzant per separat cadascun dels circuits, ja que
la 2a etapa no afecta al funcionament de la primera, l’únic que l’alimentació
de la segona serà la sortida de la primera etapa. Això implica que la Vo final
serà el resultat de multiplicar Vg per les funcions de xarxa de cadascun dels
circuits.
L’últim tipus de circuit amb A.O. que hem vist és l’integrador,
que com prediu el seu nom, ens permet obtenir a la sortida la integral de
l’entrada.
La Vo d’aquest circuit, si la calculem de manera general ens
dóna -1/CR·∫Vin dt , on -1/CR és un factor d’escala que podem eliminar triant
de manera adequada els valors de C i R.
Si a més connectem en cascada aquest circuit amb un A.O.
inversor amb R1 i R2 iguals, això li canviarà el signe, i si l’enllacem al A.O.
inversor un circuit que ens permeti obtenir a la sortida una senyal esglaó i
darrere del A.O. integrador un circuit amb un A.O. funcionant com a comparador i
un LED, haurem creat un temporitzador que permetrà encendre el LED quan
nosaltres desitgem ajustant el temps d’espera del temporitzador a partir del
valor del potenciòmetre que hi haurà connectat a la V- del A.O. comparador (V+
estarà connectat directament al circuit integrador).
El descobriment d’aquest últim A.O., l’integrador, explica
perquè anomenem a aquests dispositius amplificadors operacionals i és justament perquè ens permeten realitzar els
operadors lineals (suma, resta, derivació, integració...).
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada