En la primera parte de este minitutorial terminamos explicando el offset de tensión de los amplificador operacionales.
Este es un efecto intrínseco no deseado de estos dispositivos que nos gustaría poder eliminar.
El offset de tensión, lo podemos ajustar variando una de las entradas del amplificador a fin de que anule o compense la tensión a la salida:
a este procedimiento se le llama ajuste de offset o "null-balance" que es un término que solemos encontrarnos cuando leemos sobre electrónica. Este ajuste es muy importante cuando usamos los operacionales en circuitos de medición.
Pero ustedes se preguntarán, "si utilizo la entrada invertida para ajustar el offset, ¿Cómo uso el amplificador?". Con esto en vista, los diseñadores proveen de dos pines en los encapsulados, que sirven para conectar la resistencia variable y ajustar el offset.
A estos terminales se les acostumbran denominar como "offsettnull" en los chips de op-amp. Las hojas de datos de los operacionales indican como usar el "offset null".
CORRIENTE DE BIAS
Ahora bien, si observaron antes el esquema básico del operacional, se habrán dado cuenta que las dos entradas son prácticamente las bases de sendos transistores.
Pues como todo transistor requiere de una corriente de base y de una resistencia de base para polarizarlo.
Estas corrientes de base son muy pequeñas (en el orden de nano o micro amperios en amplificador con entradas bipolares - transistores BJT) pero producirán una caída de tensión en cualquier resistencia de base que coloquemos a las entradas + o -;
Para el siguiente circuito, si las dos resistencias de base en las entradas son exactamente iguales, la tensión de salida Vo del operacional debe ser cero:
Si estas resistencias difieren en su valor, el operacional tendrá una tensión de salida espuria similar a la que vimos en el offset de tensión.
Por esta razón, deberemos tener mucho cuidado de que las resistencias equivalentes de los circuitos generadores de las señales en los terminales de entradas sean lo más parecidas posible entre ellas, pues si no desbalancearemos el operacional.
Este offset también puede ser corregido con el "offset null".
A las corrientes que circulan por Rb1 y Rb2 se les llaman corrientes de BIAS o "BIAS currents" y al desbalance que ocasiona se le llama "offset de corriente de entrada" o "Input offset Current" (Los términos en Inglés son para que se acostumbren a estos conceptos comunes en electrónica)
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL SIN REALIMENTACIÓN
Veamos ahora este amplificador operacional:
Si hacemos una tabla variando Vi desde –Infinito hasta Infinito y midiendo Vo, y los graficáramos, obtendríamos una curva como la siguiente:
Nota: Los valores mostrados no son reales y se expresan con números sencillo con fines de facilitar el ejemplo.
Este gráfico nos expresa la función de transferencia del amplificador operacional ideal.
Los puntos donde la curva se hace paralela al eje Vi indican la tensión de saturación (positiva y negativa). La pendiente de la recta en la zona lineal es la ganancia G del op-amp.
Escojamos dos puntos cualesquiera de la parte recta, por ejemplo: (-0,005,-10) y (0,004,8) (créanme que estos son dos puntos de la parte recta y recuerden que el eje X está en miliVoltios y el Y en Voltios, de allí los decimales); para este caso hipotético la ganancia sería:
G= (8-(-10)) / (0,004-(-0,005)) = 18/0,009 = 2000
Este amplificador tendría una ganancia de G=2000.
Si el amplificador operacional no tiene realimentación, el offset en sus entradas cambiará en forma descontrolada en la medida que dichas entradas varíen, haciendo que el op-amp trabaje en una forma inestable y no podremos tener lo que se llama un "punto de trabajo". Nuestro circuito estará siempre en +Vsat o en -Vsat.
Para lo único que podemos usar un amplificador operacional en lazo abierto es para COMPARAR cuando una de las entradas es mayor que la otra.
Así obtenemos un COMPARADOR:
1. Cuando V+ es mayor que V-, la salida Vo es +Vsat
2. Cuando V- es mayor que V+, la salida Vo es –Vsat
No se vayan a confundir con los signos: V+ podría valer 3 milivoltios y V- unos 2 milivoltios, con lo que Vo se iría a +Vsat (+12 voltios en nuestro ejemplo). Por otro lado y en otra circunstancia V+ podría valer 3 milivoltios y V- unos 5 milivoltios, con lo que Vo se iría a -Vsat (-12 voltios en nuestro ejemplo)
Recuerden que Vi = (V+) – (V-) por lo que en el primer caso Vi = 3-2 = 1 milivoltio y en el segundo caso Vi = 3 – 5 = -2 milivoltios.
La curva de este COMPARADOR ideal sería algo como esto:
Fíjense que si vemos el valor de G, esta sería INFINITO (pendiente vertical), en la realidad esto se indicado por una ganancia muy grande.
Los comparadores pueden ser INVERSORES o NO INVERSORES dependiendo como conectemos las señales a la entrada del amplificador operacional.
En la práctica, si queremos un comparador no inversor, pondremos la señal de referencia en la entrada invertida (V-) y la señal que queremos comparar entraría por V+. Así podemos saber cuando la señal monitoreada es mayor o menor que la referencia y actuar en consecuencia. Así, en Vo mediríamos +Vsat cuando la señal monitoreada es más grande que la de referencia y -Vsat en caso contrario.
Si deseamos invertir la salida (lógica negativa), las conectaremos al revés. En este caso en Vo mediríamos -Vsat cuando la señal monitoreada es más grande que la de referencia y +Vsat en caso contrario.
Nombre :Alexander Sayago
C.I:16.232.455
Seccion 1 Materia: Estado Solido
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