Otras carreras amplificadores operacionales

[LauraLopez]

¿Por qué en los amplificadores operacionales ideales si tiene que la impedancia de entrada $\dst R_i=\infty$ , y la impedancia de salida $\dst R_0= 0$ ?


Creo que tiene que ver con el proncipio de circuito abierto virtual pero no comprendo bien cual es la razon por la que la impedancia de entrada debe ser infinita y la de salida igual a cero.... ( en la practica tengo entendido que esto se intenta hacer teniendo una impedancia de entrada del orden del megaohm y una de salida de 30 ohm aprox.

Gracias

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Re: amplificadores operacionales

Convengamos denominar generador al dispositivo que conectas a la entrada (por ejemplo un micrófono). Ese generador tiene impedancia interna (que cuando no es compleja, sino puramente real, se denomina resistencia interna). El análisis circuital es tan abstracto como cualquier parte de la física. Se hacen convenios y la situación se representa según ellos. Hay dos convenios para representar al generador. Uno se usa para analizarlo como generador de corriente y otro para analizarlo como generador de tensión (es decir de diferencia de potencial). En este segundo caso se lo representa abstractamente poniendo en serie un generador ideal y con una impedancia, que es igual a la impedancia interna. La serie (generador ideal+impedancia interna) es la representación abstracta del generador real.



Cuando conectas tu generador a la entrada del amplificador queda todo en serie. A la serie que ya tenías le agregas la impedancia de entrada del amplificador y cierras el circuito. Denomínalo circuito de entrada.



La idea es lograr que toda la potencia del generador ideal sea entregada al amplificador y nada se consuma dentro del generador. Siendo Z interna > 0 dime cómo se puede lograr eso en términos ideales.

En la salida la representación abstracta es similar. Un generador ideal en serie con la impedancia interna de salida del amplificador. Y tú conectarás algún dispositivo en la salida, como un parlante por ejemplo. Lo ideal es que toda la potencia del generador ideal de salida sea entregada a la carga (al parlante en este ejemplo). Otra vez queda todo en serie, el generador ideal, la impedancia interna y impedancia de carga.



¿Qué necesitas para que toda la potencia del generador ideal sea entregada a la carga, sabiendo que la impedancia de carga es finita?

[LauraLopez]

Re: amplificadores operacionales

No se si logre entenderte porque para ambas preguntas a mi me sale decir la misma respuesta....tengo un generador y lo conecto a la entrada del amplificador y si la idea es que no haya perdidas lo que tengo que tratar de hacer es que el voltaje medido en la impedancia de entrada sea lo mas similar al voltaje del generador para lograr esto tengo que hacer que la impedancia de entrada sea mucho mas grande que la impedancia interna del generador , (idealmente infinita)
Asi que creo que con esto se estaria respondiendo la pregunta de porque en los amp. op no? Es infinita para lograr asi que la mayor cantidad de potencia entregada por la fuente (generador) llegue hasta el amplificador.

Estoy diciendo bien?

Con respecto a lo que ocurre en la salida no veo que cambia.....haria un razonamiento identico llegando que la impedancia de carga es infinita.....

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Re: amplificadores operacionales

La entrada OK.

En la salida no puedes aumentar la impedancia interna, porque el amplificador se comería dentro de él toda la potencia. Dado que la carga está dada y no puedes modificar a gusto su impedancia, ¿cómo debes diseñar la salida del operacional?
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Por si acaso. El operacional tiene 2 entradas, una denominada No Inversora y otra Inversora. Cuando metes la señal de entrada por la no inversora obtienes una señal de salida sin alteración de fase respecto a la entrada. Entrando por la inversora tienes 180 grados sexagesimales de desfasaje entra entrada y salida. Ejemplo. Pones una señal senoidal en la entrada no inversora y tienes en la salida un semiciclo positivo cuando en la entrada ocurre lo mismo. Entrando por la inversora tienes un semiciclo negativo en la salida cuando hay uno positivo en la entrada.


La idea es diseñar un operacional capaz de reaccionar activamente y minimizar en todo instante la diferencia de potencial entre ambas entradas. Lo ideal sería que la minimice hasta cero. La reacción se optimiza cuanto mayor sea la relación de amplificación entre entrada y salida. En este caso interesa la relación intrínseca, propia del diseño del amplificador, sin otros componentes conectados por fuera. Esa relación intrínseca se denomina Ganancia A Lazo Abierto (sin componentes externos enlazando el circuito). ¿Cuánta ganancia a lazo abierto tendría un operacional ideal, para lograr una reacción totalmente perfecta y mantener siempre igual a cero la diferencia entre ambas entradas?

[LauraLopez]

Re: amplificadores operacionales

La verdad no entendi mucho....sigo sin comprender el caso de la impedancia de salida.....

En la salida no puedes aumentar la impedancia interna, porque el amplificador se comería dentro de él toda la potencia. Dado que la carga está dada y no puedes modificar a gusto su impedancia, ¿cómo debes diseñar la salida del operacional?

Laimpedancia interna q decis q no puedo modificar es la del generador real que veniamos hablando antes? Segun tu diagrama la conexion es exactamente la misma no veo que diferencia hay entre este caso y el caso de la entrada....

Con respecto a la otra pregunta q haces no la comprendo bien lo que decis, si la diferencia de potencial entre la terminal inversora y no inversora es cero entonces la ganancia sera cero tambien porque el voltaje de entrada esta siendo cero...

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PD: A lo que llamas CIRCUITO DE ENTRADA y CIRCUITO DE SALIDA esos generadores son en ambos casos el mismo?

- - - Actualizado - - -

Creo que ya empece a entender, cuando vos hablas del circuito de salida a lo que llamas fuente real ahora ya no es mas el generador de entrada que se conectaba al amplificador sino que ahora le llamas generador ideal a la fuente de voltaje controlada por voltaje que representa al amp op no? De ser asi si que cambian las cosas, esta fuente vos me decis que va a tener una impedancia intena y todo esto se conecta con una impedancia de salida no? La impedancia de salida es una variable que no puedo controlar por lo tanto tengo que ajustar el valor de la impedancia interna la cual idealmente me conviene hacer que sea cero para que asi la potencia entregada en la impedancia de carga sea igual a la potencia entregada por el amplificador operacional. Ahora si llego a los valores que tenia que llegar como decia inicialmente en el enunciado. Era asi no?

Por ultimo

¿Cuánta ganancia a lazo abierto tendría un operacional ideal, para lograr una reacción totalmente perfecta y mantener siempre igual a cero la diferencia entre ambas entradas?

Esta pregunta que me hiciste no logro responderla....no se bien que me queres decir, se que la ganancia de un amp op ideal sera $\dst A {v}_{in }$ vos me estas preguntando cuanto vale A?

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Re: amplificadores operacionales

Sí. Tu último razonamiento de la impedancia de salida del operacional está OK.

Vamos a la ganancia a lazo abierto. Te propongo una forma de pensarlo. El circuiro interno reacciona a partir de un umbral mínimo de señal a lazo abierto. Para facilitar el diálogo imaginemos que ese umbral fuese 1 milivolt. Si tu ganancia es $10^3$, entonces necesitas una diferencia de un microvolt entre ambas entradas para que se inicie la reacción. Su tu ganancia es $10^6$ reaccionará con 1 nanovolt. Y así sucesivamente. Más ganancia a lazo abierto significa alcanzar el umbral de reacción con menos diferencia entre las dos entradas. ¿Qué sería entonces lo ideal?

[LauraLopez]

Re: amplificadores operacionales

Lo ideal seria una ganancia infinita entonces

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Re: amplificadores operacionales

Lo de la ganancia a lazo abierto OK.


De lo más común que se mira para elegir un operacional en la práctica es el parámetro denominado Slew Rate, referido a la demora para variar la tensión de salida. Un operacional real no pasa instantáneamente de un valor a otro de la tensión de salida, porque la demora propia de los componentes internos no puede reducirse a cero. Cuando pones a la entrada una señal senoidal pura, de frecuencia no muy alta, esa demora no se nota. Cuando pones senoidal de alta frecuencia sí se nota, porque la salida no es perfectamente senoidal. El problema es que las señales de entrada en aplicaciones dinámicas (por ejemplo en audio) no son senoidales y están llenas de crestas. La transformada de Fourier enseña que donde hay crestas hay componentes de alta frecuencia que acompañan a la fundamental. Entonces, aunque estés en audio o en otra aplicación con fundamentales de baja frecuencia, el slew rate condiciona en la salida la posibilidad de respetar la señal de entrada, con las crestas como deben ser. En el operacional idealizado no existe demora y el slew rate ni se nombra.