1
00:00:06,700 --> 00:00:13,859
La mayoría de las prácticas realizadas con amplificadores operacionales requieren la siguiente instrumentación.

2
00:00:14,460 --> 00:00:20,359
Una fuente de alimentación con doble polaridad o simétrica, por ejemplo, más menos 15 voltios.

3
00:00:20,760 --> 00:00:25,000
Un generador de funciones con ondas cuadrada, senoidal y triangular.

4
00:00:26,300 --> 00:00:33,200
Un osciloscopio de doble canal de entrada para visualizar dos ondas de tensión simultáneamente del mismo circuito.

5
00:00:33,539 --> 00:00:40,159
Otro material que necesitaremos será una placa BOAR para el montaje de los circuitos a ensayar,

6
00:00:40,939 --> 00:00:47,939
componentes electrónicos, resistencias, condensadores y circuitos integrados como los amplificadores operacionales,

7
00:00:48,840 --> 00:00:56,960
cablecillos para la conexión de los componentes y puntas de prueba para la conexión de la instrumentación al circuito a ensayar.

8
00:00:57,500 --> 00:01:24,930
El amplificador operacional es un amplificador con muy alta ganancia de voltaje en lazo abierto.

9
00:01:25,530 --> 00:01:26,909
Dispone de dos entradas.

10
00:01:27,430 --> 00:01:30,489
Una entrada se llama entrada no inversora, V+.

11
00:01:30,489 --> 00:01:40,030
Al aplicar una tensión en esta entrada respecto a masa, hace que la tensión a la salida aparezca en fase respecto a la tensión de entrada V+.

12
00:01:40,030 --> 00:01:44,349
La otra entrada se llama entrada inversora, V-.

13
00:01:44,349 --> 00:01:55,349
Al aplicar una tensión en esta entrada respecto a masa, hace que la tensión a la salida aparezca desfasada 180 grados respecto a la tensión de la entrada V-.

14
00:01:56,430 --> 00:02:12,610
El amplificador operacional tiene su fundamento en el amplificador diferencial, por eso su tensión de salida Vout es igual a la diferencia de las tensiones de entrada V+, menos V-, multiplicada por la ganancia de tensión en lazo abierto.

15
00:02:12,610 --> 00:02:28,840
En el amplificador de tensión no inversor, la señal de entrada VIN se aplica a la entrada no inversora VMAS del amplificador.

16
00:02:29,580 --> 00:02:35,680
Cuando un amplificador operacional utiliza realimentación negativa, se dice que trabaja en lazo cerrado.

17
00:02:37,219 --> 00:02:43,340
Si observamos, en la tensión de salida VOUT, se observa que la ganancia de voltaje en lazo cerrado

18
00:02:43,340 --> 00:02:46,939
ya no depende de la ganancia del operacional en lazo abierto

19
00:02:46,939 --> 00:02:50,699
sino más bien de la realimentación del divisor de voltaje

20
00:02:50,699 --> 00:02:55,000
Lo importante de esto es que la ganancia de tensión en lazo cerrado

21
00:02:55,000 --> 00:02:57,620
se ha convertido en un valor estable, fijo

22
00:02:57,620 --> 00:03:01,439
dependiendo sólo de los resistores R1 y R2

23
00:03:01,439 --> 00:03:11,389
En esta práctica del amplificador no inversor

24
00:03:11,389 --> 00:03:15,189
hemos utilizado el circuito integrado NUA741

25
00:03:15,189 --> 00:03:19,110
una resistencia para la realimentación negativa de 10K

26
00:03:19,110 --> 00:03:23,349
y otra resistencia de 4K7 desde la entrada inversora a masa.

27
00:03:24,050 --> 00:03:28,930
La tensión de entrada VIN la introducimos con el generador de funciones.

28
00:03:29,189 --> 00:03:33,930
La onda de tensión senoidal que aparece en la parte superior del orciloscopio

29
00:03:34,750 --> 00:03:39,689
tiene una tensión pico a pico de 2 voltios y una frecuencia de 5000 Hz.

30
00:03:40,270 --> 00:03:43,969
Como resultado de la amplificación con el circuito integrado 741

31
00:03:43,969 --> 00:03:48,129
obtenemos una tensión de salida pico a pico de 6 voltios.

32
00:03:48,129 --> 00:03:54,370
La frecuencia de salida es igual a la frecuencia de entrada y en fase con la frecuencia de entrada.

33
00:03:54,969 --> 00:04:02,090
En otras palabras, con los componentes montados en el circuito hemos obtenido una ganancia de tensión en lazo cerrado de 3.

34
00:04:10,680 --> 00:04:18,100
En la característica de transferencia de la tensión de salida en función de la tensión de entrada del amplificador de tensión no inversor,

35
00:04:18,100 --> 00:04:24,360
se observa que la tensión de salida Vout está en fase con la tensión de entrada Vi.

36
00:04:24,360 --> 00:04:29,339
La tensión de salida tiene sus límites con la tensión de saturación

37
00:04:29,339 --> 00:04:35,300
Y la pendiente de la recta nos indica la ganancia de tensión en lazo cerrado

38
00:04:35,300 --> 00:04:41,660
Por otra parte ya sabemos que la impedancia de entrada para la señal VIN es prácticamente infinita

39
00:04:41,660 --> 00:04:48,459
Y por otra parte la impedancia de salida ZOUT suele ser de un valor muy bajo, alrededor de 100 ohmios

40
00:04:48,459 --> 00:04:58,050
Un caso particular de este amplificador no inversor es cuando R2 es igual a 0 ohmios

41
00:04:58,050 --> 00:05:04,670
y R1 infinito, que corresponde al siguiente montaje, donde la tensión de salida es igual

42
00:05:04,670 --> 00:05:10,629
a la tensión de entrada, llamándose a este circuito seguidor de tensión, porque la tensión

43
00:05:10,629 --> 00:05:16,550
de salida Vout sigue las variaciones de la entrada Vin. La característica principal

44
00:05:16,550 --> 00:05:20,930
del seguidor de tensión es que tiene una impedancia de entrada prácticamente infinita

45
00:05:20,930 --> 00:05:26,870
y la impedancia de salida muy pequeña. Podemos decir que este circuito aísla los elementos

46
00:05:26,870 --> 00:05:33,949
conectados a su entrada de los elementos conectados a la salida, haciéndolos independientes. Por lo

47
00:05:33,949 --> 00:05:38,730
tanto, este circuito se puede utilizar como acoplador en aplicaciones que requieren aislar

48
00:05:38,730 --> 00:05:52,670
una fuente de señal de la carga RL. Amplificador con inversión. Este tipo de amplificador con

49
00:05:52,670 --> 00:05:58,610
inversión se le denomina así porque la señal que sostiene a la salida Vout tiene polaridad

50
00:05:58,610 --> 00:06:04,930
contraria a la de la entrada VIN. La señal de entrada VIN, como vemos en la siguiente figura,

51
00:06:04,930 --> 00:06:12,769
hay que aplicarla al terminal inversor a través de R1. En la tensión de salida VOUT se observa

52
00:06:12,769 --> 00:06:18,149
que la ganancia de tensión en lazo cerrado depende sólo de las resistencias R1 y R2,

53
00:06:18,629 --> 00:06:30,819
siendo este valor fijo y estable. A la ecuación de la tensión de salida en función de la tensión

54
00:06:30,819 --> 00:06:37,980
de entrada se la denomina característica de transferencia. En ella se observa. La pendiente

55
00:06:37,980 --> 00:06:43,819
de la recta es la ganancia de tensión en lazo cerrado y es de signo negativo. Por eso la tensión

56
00:06:43,819 --> 00:06:50,740
de salida es de signo contrario a la tensión de entrada. Los límites de la tensión de salida

57
00:06:50,740 --> 00:07:06,430
están en la tensión de saturación. Circuito sumador inversor. Está basado en el circuito

58
00:07:06,430 --> 00:07:13,509
amplificador inversor. Este circuito pretende sumar las tensiones de entrada y obtener el

59
00:07:13,509 --> 00:07:20,910
resultado en la salida Vout. La tensión de salida Vout es la suma de las tensiones de

60
00:07:20,910 --> 00:07:27,569
entrada amplificadas. El resultado de esta suma es invertido por el circuito. En el caso

61
00:07:27,569 --> 00:07:34,430
particular de que todas las resistencias fueran iguales, se cumplirá que la tensión de salida

62
00:07:34,430 --> 00:07:41,029
Vout es igual a la suma de todas las tensiones de entrada, ya que todas las entradas tendrían

63
00:07:41,029 --> 00:08:02,699
ganancia unitaria. Circuito restador. Está basado en el circuito amplificador inversor. Con el

64
00:08:02,699 --> 00:08:09,079
siguiente montaje, se pretende demostrar que la tensión de salida Vout es proporcional a la

65
00:08:09,079 --> 00:08:17,779
diferencia de las tensiones de entrada V1-V2. En el caso particular de que las resistencias

66
00:08:17,779 --> 00:08:25,459
R1 y R2 fueran iguales y R3 fuera igual a R4, se tendría como respuesta que la tensión

67
00:08:25,459 --> 00:08:33,159
de salida sería igual a la diferencia de tensiones V1-V2 amplificado por el cociente

68
00:08:33,159 --> 00:08:40,779
de R3 entre R1. Por otro lado, en el caso particular de que todas las resistencias fueran

69
00:08:40,779 --> 00:08:46,259
iguales, la tensión de salida es igual a la diferencia de las tensiones de entrada

70
00:08:46,259 --> 00:08:59,870
V1 menos V2. Comparadores de voltaje. Este circuito se emplea para comparar dos voltajes

71
00:08:59,870 --> 00:09:05,330
aplicados en las entradas del operacional. El amplificador trabaja en lazo abierto o

72
00:09:05,330 --> 00:09:10,870
con realimentación positiva. Esto quiere decir que la tensión de salida siempre estará en

73
00:09:10,870 --> 00:09:17,250
saturación positiva o negativa, ya que la ganancia de tensión en lazo abierto, al ser superior a un

74
00:09:17,250 --> 00:09:23,649
millón, se saturará a la más mínima diferencia entre las tensiones de entrada V más y V menos.

75
00:09:25,559 --> 00:09:31,740
En el circuito de la figura hemos fijado la tensión de comparación a 3,72 voltios en la

76
00:09:31,740 --> 00:09:40,840
entrada inversora V-. Bien, si la tensión de entrada VIN supera los 3,72 voltios, el resultado

77
00:09:40,840 --> 00:09:47,919
será una tensión de salida igual a la tensión de saturación positiva. Si la tensión de entrada

78
00:09:47,919 --> 00:09:56,120
VIN es inferior a 3,72 voltios, obtendremos una tensión de salida igual a la tensión de saturación

79
00:09:56,120 --> 00:10:15,500
negativa. Circuito comparador, disparador Smith. Este circuito es un comparador denominado

80
00:10:15,500 --> 00:10:23,080
disparador Smith porque tiene dos puntos de comparación. Este circuito evita que la tensión

81
00:10:23,080 --> 00:10:29,980
de salida Vout oscile cuando la tensión de entrada Vin se encuentra justo sobre el punto

82
00:10:29,980 --> 00:10:36,539
de comparación con una pequeña tensión de rizado. En el circuito de la figura, cuando

83
00:10:36,539 --> 00:10:42,340
la tensión de salida es igual a V saturación positiva, se establece el punto de comparación

84
00:10:42,340 --> 00:10:49,159
en más 0,25 voltios. Por lo contrario, si la tensión de salida es igual a la tensión

85
00:10:49,159 --> 00:10:55,779
de saturación negativa, el nuevo punto de comparación toma un valor de menos 0,25 voltios

86
00:10:55,779 --> 00:11:09,700
como se puede apreciar en los cálculos del dibujo. En la siguiente figura aparece la

87
00:11:09,700 --> 00:11:17,080
característica de transferencia Vout en función de la tensión de entrada Vin. Se observa que si

88
00:11:17,080 --> 00:11:22,820
la tensión de salida es igual a la tensión de saturación positiva, el punto de comparación es

89
00:11:22,820 --> 00:11:31,059
mar 0,25 voltios. En cuanto la tensión de entrada Vin supera este valor, la tensión de salida cambia

90
00:11:31,059 --> 00:11:39,600
a tensión de saturación negativa y el nuevo punto de comparación cambia a menor 0,25 voltios. Con

91
00:11:39,600 --> 00:11:47,259
esto se evitan las oscilaciones de la tensión de salida cuando la tensión de entrada es igual a 0,25

92
00:11:47,259 --> 00:11:55,620
voltios con algo de rizado. Como la tensión de comparación ha cambiado a menos 0,25 voltios,

93
00:11:55,620 --> 00:12:03,320
ahora la tensión de entrada tendrá que disminuir hasta menos 0,25 voltios para que el comparador

94
00:12:03,320 --> 00:12:06,879
bascule a la tensión de saturación positiva.

95
00:12:15,580 --> 00:12:18,860
El siguiente circuito es un oscilador de relajación

96
00:12:18,860 --> 00:12:23,480
debido a la carga y descarga de un condensador a través de una resistencia R.

97
00:12:24,299 --> 00:12:28,080
El amplificador operacional funciona como comparador,

98
00:12:28,440 --> 00:12:30,659
disparador Smith visto anteriormente,

99
00:12:30,659 --> 00:12:34,840
y la tensión de salida Vout es una onda cuadrada.

100
00:12:35,259 --> 00:12:55,899
En la siguiente figura aparecen las ondas de tensión de salida Vout

101
00:12:55,899 --> 00:12:59,259
tensión en la entrada no inversora, V+,

102
00:12:59,259 --> 00:13:01,879
donde se observan los puntos de comparación

103
00:13:01,879 --> 00:13:06,559
y la tensión en el condensador o tensión en la entrada inversora.

104
00:13:08,059 --> 00:13:10,919
Como se aprecia en la tensión del condensador,

105
00:13:11,460 --> 00:13:15,980
el tiempo de carga y de descarga son iguales y de valor de medios,

106
00:13:16,460 --> 00:13:19,399
ya que los puntos de comparación son simétricos.

107
00:13:31,240 --> 00:13:32,919
Oscilador de onda cuadrada.

108
00:13:33,539 --> 00:13:36,740
Este circuito nos genera una onda cuadrada a la salida.

109
00:13:37,200 --> 00:13:51,539
Hemos utilizado dos resistencias, una de 1K y otra de 10K, para la realimentación positiva y la red RC está formada por una resistencia de 4K7 y un condensador de 22 nanofaradios.

110
00:13:52,019 --> 00:14:06,659
En la pantalla del osciloscopio vemos que nos aparece la tensión de salida Vout, que es una onda cuadrada con una tensión pico a pico de 24 voltios y una frecuencia de alrededor de 500 Hz.

111
00:14:07,200 --> 00:14:20,620
La tensión del condensador, que es una onda exponencial de carga y descarga del condensador desde la tensión de salida Vout a través del resistor 4K7 en serie con el condensador.