En la clase anterior vimos que existía un circuito que, mediante el uso de resistencias, condensadores y una fuente controlada, nos permitía generar, sin necesidad de excitación, una respuesta senoidal. El problema es que la fuente controlada no es un componente en sí, y por lo tanto, necesitamos alguna manera de conseguir ese comportamiento.
La respuesta a esa necesidad es el Amplificador Operacional, un dispositivo originalmente desarrollado por Texas Instruments, y cuyo precio es de aproximadamente unos 50 céntimos de euro.
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| TL081, uno de los modelos más comunes y con el que trabajaremos en el laboratorio. |
Se representa con el siguiente símbolo, donde V+ es la entrada no inversora, V- la entrada no inversora y Vcc la polarización:
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| Símbolo del AO |
Si realizamos un experimento para comprobar su comportamiento, podemos observar que si representamos Vo en función de la diferencia de las tensiones de entrada:
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| Comportamiento del AO (con una polarización de 10 V) |
Solo hay una pequeña región (su tamaño depende de la tensión de polarización), donde el dispositivo se comporta linealmente, la zona lineal. En esa región, el AO amplifica grandemente la diferencia de tensiones de entrada. La zona de validez de esta zona (las condiciones en las que se produce) es :
Cuando el AO no se encuentra en esta zona (la mayor parte de las veces), decimos que está en saturación, zona en que la salida será igual a la tensión de polarización (saturación positiva) o a la tensión de polarización negativa (saturación negativa).
Ahora bien, ¿cómo aplicamos el AO a nuestros circuitos? Es complicado obtener una diferencia entre dos tensiones nodales tan pequeña como para que el AO trabaje en zona lineal y, por tanto, hemos de considerar la realimentación, que consiste en conectar la salida a un punto de nuestro circuito.
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| Ejemplo de realimentación |
La realimentación, puede ser positiva o negativa, pero usaremos la negativa, ya que nos introduce una solución y no tres, como hace la positiva, y por tanto, se ajusta más al ámbito de la asignatura.
Como la pendiente de la zona lineal del AO es muy grande, no cometeremos un error muy grande si la aproximamos a infinito. Esto hace que podamos aproximar la diferencia de las tensiones de entrada a 0, o lo que es lo mismo, decir que son iguales.
También cabe destacar que en un AO, las corrientes de entrada son nulas, y como la diferencia de tensiones es cero, podemos decir que presenta un cortocircuito virtual.
Al final de la clase, realizamos un par de ejercicios cortos con el AO y vimos el circuito real del oscilador senoidal, con el AO haciendo la función de la fuente controlada.
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