fuente de corriente widlar - prestaciones del opamp para corriente continua y alterna

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, Decana de América)

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

E.A.P Ingeniería Electrónica 19.1

Curso: Laboratorio de Circuitos

Electrónicos II

Fuente de Corriente Widlar

Prestaciones del OPAMP para Corriente

Alterna

Prestaciones del OPAMP para Corriente

Continua

FUENTE DE CORRIENTE WIDLAR – PRESTACIONES DEL OPAMP PARA CORRIENTE ALTERNA Y CONTINÚA


Docente: Vivas

Integrante: Hidalgo Quinto Dan Alfredo

07190078

Ciudad Universitaria, Viernes 06 de

Noviembre del 2009

I. Fuente de corriente Widlar

En muchos amplificadores integrados se requieren fuentes de corriente con niveles de polarización muy bajos (del orden de 5μA) y alta impedancia de salida. Generar estos valores con fuentes de corriente basadas en espejos de corriente exige que la resistencia de polarización sea del orden de 600kΩ; estas resistencias son muy costosas de integrar porque ocupan demasiada área. Estos valores de corriente se pueden generar con un coste más bajo en la fuente de corriente Widlar, cuya estructura se muestra en la figura 5.6.a. Esta fuente utiliza una resistencia de emisor de pequeño valor de forma que los transistores están trabajando con diferentes valores de VBE.

Figura 5.6. Fuente de corriente Widlar basada en a) transistores bipolares y b) MOSFET.

En este circuito, si se suma las tensiones en la base de los transistores, y asumiendo que β >>1, se obtiene

VBE1 − VBE2 − IC2RE = 0

Sustituyendo las tensiones VBE por las expresiones de las ecuaciones de Ebers-Moll indicadas en la ecuación y suponiendo transistores idénticos IS1=IS2=IS, resulta



Al simplificar y agrupar la anterior ecuación y teniendo en cuenta que IC2=IO se obtiene la ecuación característica de la fuente Widlar

Siendo

La resistencia de salida de esta fuente se puede aproximar mediante la expresión

Que como se puede observar su Zo es mucho más elevado que el correspondiente a la fuente de corriente basada en espejo de corriente.

La versión de la fuente Widlar basada en transistores MOSFET se representa en la figura 5.6.b y verifica las siguientes ecuaciones



Con una resistencia de salidaZO= rd2 + (1+ μ) RS

II. Prestaciones del OPAMP en Corriente Continua

Amplificador operacional Lazo Cerrado en Corriente Continua

Se conoce como lazo a la realimentación en un circuito. Aquí se supondrá realimentación negativa. Para conocer el funcionamiento de esta configuración se parte de las tensiones en las dos entradas exactamente iguales, se supone que la tensión en la patilla + sube y, por tanto, la tensión en la salida también se eleva. Como existe la realimentación entre la salida y la patilla -, la tensión en esta patilla también se eleva, por tanto la diferencia entre las dos entradas se reduce, disminuyéndose también la salida. Este proceso pronto se estabiliza, y se tiene que la salida es la necesaria para mantener las dos entradas, idealmente, con el mismo valor.

Siempre que hay realimentación negativa se aplican estas dos aproximaciones para analizar el circuito:

V+ = V- (lo que se conoce como principio del cortocircuito virtual). I+ = I- = 0

Cuando se realimenta negativamente un amplificador operacional, al igual que con cualquier circuito amplificador, se mejoran algunas características del mismo como una mayor impedancia en la entrada y una menor impedancia en la salida. La mayor impedancia de entrada da lugar a que la corriente de entrada sea muy pequeña y se reducen así los efectos de las perturbaciones en la señal de entrada. La menor impedancia de salida permite que el amplificador se comporte como una fuente eléctrica de mejores características. Además, la señal de salida no depende de las variaciones en la ganancia del amplificador, que suele ser muy variable, sino que depende de la ganancia de la red de realimentación, que puede ser mucho más estable con un menor coste. Asimismo, la frecuencia de corte superior es mayor al realimentar, aumentando el ancho de banda.

Asimismo, cuando se realiza realimentación positiva (conectando la salida a la entrada no inversora a través de un cuadripolo determinado) se buscan efectos muy distintos. El más aplicado es obtener un oscilador para el generar señales oscilantes.



III. Prestaciones del OPAMP para corriente alterna

Manejador de exhibición visual

La figura muestra circuitos de op-amp que pueden usarse para manejar una exhibición visual de LED o una lámpara. Cuando la entrada no inversora del circuito de la figura va más allá de la entrada inversora, la salida de la terminal 1 pasa al nivel de saturación positivo (cerca de 5Ven este ejemplo), y la lámpara se enciende cuando el transistor Ql

conduce. Como se muestra en el circuito, la salida del op-amp proporciona una corriente de 30 mA a la base del transistor Ql' que a su vez maneja 600 mA a través de un transistor que se seleccionó con cuidado (con β >20) y que es capaz de manejar esa cantidad de corriente. La señala un circuito de op-amp capaz de proporcionar 20 mA para manejar una exhibición visual de LED, cuando la entrada no inversora se convierte en positiva en comparación con la entrada inversora.

Amplificador de Instrumentación


VO


En la figura se muestra un circuito que proporciona una salida con base en la diferencia entre dos entradas (multiplicada por un factor de escala). Se proporciona un potenciómetro para permitir el ajuste del factor de escala del circuito. Aunque se usan tres op-amp, todo lo que se necesita es un solo le de op-amp cuádruple (además de los resistores). Se puede demostrar que el voltaje de salida es

Por lo que la salida puede obtenerse a partir de


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