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TAREA 1
AMPLIFICADORES OPERACIONALES
Nombre: Jorge Ramses García Martínez
Matricula: 1819255
Carrera: IMTC
Materia y hora: Eletrónica 2 (Martes N1-N3)
Docente: M.A. Alejandro Pérez Gonzales
Semestre: 5 °to semestre (agosto-diciembre 2022 )
Fecha: 17/08/
AMPLIFICADORES OPERACIONALES
¿QUE SON?
Los amplificadores operacionales son, dispositivos compactos activos y lineales de alta ganancia, diseñados para proporcionar la función de transferencia deseada. Un amplificador operacional (OPAM) está compuesto por un circuito electrónico que tiene dos entradas y una salida, como se describe más adelante. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor “G” (ganancia): VOUT=G(V- (-V)) Estos dispositivos se caracterizan por ser construidos en sus componentes más genéricos, dispuestos de modo que en cada momento se puede acceder a los puntos digamos «vitales» en donde se conectan los componentes externos cuya función es la de permitir al usuario modificar la respuesta y transferencia del dispositivo. En general se alimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual permite que obtenga excursiones tanto por arriba como por debajo de masa o punto de referencia que se considere. Se caracteriza especialmente porque su respuesta en: frecuencia, cambio de fase y alta ganancia que se determina por la realimentación introducida externamente. Por su concepción, presenta una alta impedancia (Z) de entrada y muy baja de salida. La siguiente imagen, muestra la simbología de un amplificador en un diagrama de un circuito:
El primer amplificador (BIFET) con transistores de efecto de campo fue en LF356. El amplificador operacional BIMOS como el CA3130 tiene entradas bipolares y salida MOS (de allí viene el nombre). Estos últimos amplificadores son más rápidos y tiene una respuesta mejor a las altas frecuencias que el conocido 741. SIMBOLOGIA Los símbolos mostrados hacen referencia a un tipo de amplificador operacional (dependiendo de su utilidad, función o reacción). Estos símbolos son los que se usan en un diagrama de circuito (diagrama esquematico).
TIPOS DE AMPLIFICADORES OPERACIONALES
- Seguidor de tensión: El circuito más básico es el búfer de tensión, ya que no requiere ningún componente externo. Debido a que la salida de tensión es igual a la entrada de tensión, los estudiantes se pueden confundir y preguntarse si este tipo de circuito tiene alguna aplicación práctica. Este circuito permite la creación de una entrada de impedancia muy alta y una salida de baja impedancia. Esto resulta útil para la interfaz de niveles lógicos entre dos componentes, o cuando un suministro de energía está basado en un divisor de tensión.
- Amplificador operacional inversor: En esta configuración, la salida se alimenta de regreso a la entrada negativa o inversa por medio de un resistor (R2). La señal de entrada se aplica a este pin invertido por medio de un resistor (R1). El pin positivo se conecta a la tierra.
- Amplificador operacional no inversor: Esta configuración es muy similar al amplificador operacional inversor. Para el no inversor, la tensión de entrada se aplica directamente al pin no inversor y el extremo del circuito de respuesta se conecta a tierra. Estas configuraciones permiten la amplificación de una señal. Es posible amplificar varias señales utilizando amplificadores sumadores.
- Amplificador sumador no inversor: Para agregar 2 tensiones, solo se pueden agregar 2 resistores en el pin positivo al circuito del amplificador operacional no inversor.
- Amplificador sumador inversor: Al agregar resistores en paralelo al pin de entrada inversor del circuito del amplificador operacional inversor, todas las tensiones se suman. A diferencia del amplificador sumador no inversor, se puede añadir cualquier cantidad de tensiones sin cambiar los valores del resistor.
- Resistencia negativa: La respuesta en el pin inversor obliga a que la tensión de salida sea el doble de la tensión de entrada. Debido a que la tensión de salida siempre es más alta que la tensión de entrada, la respuesta positiva que corre por el resistor R1 en el pin no inversor simula una resistencia negativa. CIRCUITOS INTEGRADOS Y TIPOS DE ENCAPSULADOS Los circuitos integrados (CI) son una parte clave de la electrónica moderna. Son el corazón y el cerebro de la mayoría de los circuitos. Son pequeños “chips” de color negro que se pueden encontrar en casi todas las placas de circuitos. A no ser que seas un genio loco de la electrónica análoga, es probable que tengas al menos un circuito integrado en todos los proyectos electrónicos que construyas, por lo tanto, es importante que los comprendas en su totalidad. Un circuito integrado es una colección de componentes electrónicos (resistencias, transistores, capacitores, etc.) todos metidos dentro de un pequeño chip, y están interconectados para lograr un objetivo común. Tienen diferentes funcionalidades, entre las que se pueden encontrar: compuertas lógicas de un circuito, amplificadores operativos, temporizadores 555, reguladores de voltaje, controladores de motor, microcontroladores, microprocesadores, FPGA, etc. Los tipos de encapsulados son:
- DIP : Los pines se extienden a lo largo del encapsulado (en ambos lados) y tiene como todos los demás una muesca que indica el pin número 1. Este encapsulado básico fue el más utilizado hace unos años. Hoy en día, el uso de este encapsulado (industrialmente) se limita a UVEPROM y sensores.
• SIP : Los pines se extienden a lo largo de un solo lado del encapsulado y se
lo monta verticalmente en la plaqueta y aunque esta reducción en la zona de montaje que permite una mayor densidad de montaje, la reducción en los pines implica menos circuitos internos.
- PGA : Los múltiples pines de conexión se sitúan en la parte inferior del encapsulado. Este tipo se utiliza para CPUs de PC y era la principal opción a la hora de considerar la eficiencia pin-capsula-espacio antes de la introducción de BGA. Los PGAs se fabricaron de plástico y cerámica, los de plástico son los más utilizados y los de cerámica son utilizados pocas aplicaciones.
- SOP : Los pines se disponen en los 2 tramos más largos y se extienden en una forma denominada "gull wing formation", este es el principal tipo de montaje superficial y es ampliamente utilizado en los ámbitos de la microinformática, memorias y circuitos integrados analógicos que utilizan un número relativamente pequeño de pines.
- TSOP : Simplemente una versión más delgada del encapsulado SOP.
- QFP : Es la versión mejorada del encapsulado SOP, donde los pines de conexión se extienden a lo largo de los cuatro bordes. Este es en la actualidad el encapsulado de montaje superficial más popular, debido que permite un mayor número de pines.
- SOJ : Las puntas de los pines se extienden desde los dos bordes más largos, dejando en la mitad una separación como si se tratase de 2 encapsulados en uno. Recibe este nombre porque los pines se parecen a la letra "J" cuando se lo mira desde el costado. Fueron utilizados en los módulos de memoria SIMM.
- QFJ : Al igual que el encapsulado QFP, los pines se extienden desde los 4 bordes.
- THT: La tecnología de agujeros pasantes (Hole Technology), es un tipo de tecnología que utiliza los agujeros que se practican en las placas de los circuitos impresos para el montaje de los diferentes elementos electrónicos, para crear, puentes eléctricos entre una de las caras de la placa de montaje a la otra, mediante un tubo conductor, que por lo general es una aleación de zinc, cobre y plata, para evitar su oxidación y permitir su soldadura. En dichos agujeros (holes) se pueden soldar componentes, aunque se desaconseja la operación, porque estos THT suelen ser insertados por una máquina automáticamente, y su aspecto una vez colocados es semejante al de un diminuto remache. Los THT suelen ser bastante delicados y sensibles al calor. Y si se calientan demasiado se puede comprometer el contacto entre las pistas de una de las caras del circuito y la otra, resultando inoperante y dejando inútil la placa.
- BGA: La matriz de rejilla de bolas o BGA (ball grid array) es un tipo de encapsulado montado en superficie que se utiliza en los circuitos integrados, por medio de una serie de soldaduras las cuales se llevan a cabo mediante el calentamiento de bolillas de estaño o alguna otra aleación tipo SAC (por la normativa europea RoHS del 2006). Son usadas comúnmente en la producción y fijación de placas base para computadoras y la fijación de microprocesadores ya que los mismos suelen tener una cantidad muy grande de terminales los cuales son soldados a conciencia a la placa base para evitar la pérdida de frecuencias y aumentar la conductividad de estos. LAZO ABIERTO Y CERRADO
- La ganancia lazo abierto es aquella que tiene el amplificador operacional cuando no existe ningún camino de realimentación entre la salida y alguna de las dos entradas. Ver el diagrama inferior. La ganancia lazo abierto del amplificador está dada por la siguiente fórmula: AV = VO/VI. En un amplificador operacional ideal, esta ganancia es infinita. Como el operacional es real, su ganancia está entre 20,000 y 200,000 (en amplificador operacional 741C). Este tipo de configuración se utiliza en comparadores, en donde lo que se desea es saber cuál de las dos entradas tiene mayor tensión
- En la ganancia de lazo cerrado, para poder controlar la ganancia de voltaje que tiene un amplificador operacional, se le provee de una realimentación negativa, que hará que este circuito sea mucho más estable. La ganancia es dada por la siguiente fórmula: AV = – VO/VI. CONCLUSION El mundo de la electrónica es muy amplio. Se conforma de muchos procesos, tipos de componentes usados para trabajar, maneras de construir un prototipo o circuito, entre otras cosas más.
Este trabajo nos será muy útil como una introducción a electrónica 2 y un recordatorio de conceptos que ya habíamos visto en electrónica 1. BIBLIOGRAFIAS
- http://www.itlalaguna.edu.mx/2014/Oferta%20Educativa/Ingenierias/Sis temas/Plan%201997- 2004/Ecabas/ecabaspdf/AMPLIFICADORES%20OPERACIONALES.pdf
- https://pcbmicrocircuitos.com/a/fabricacion-de-circuitos-y-ensambles- en-el-mismo-lugar/
- https://electronicengineerlife.blogspot.com/2011/03/tipos-de- encapsulados.html
- https://cursos.mcielectronics.cl/2019/06/18/circuitos-integrados/
- https://www.1tech.es/blog/encapsulados_tipos/
