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Proyectos con amplificadores operacionales

Contenido del artículo
Consideraciones generales
IC-741
IC-1458
Proyectos
Mezclador de audio
Sumador de voltajes
Diferenciador de voltajes
Interruptor permutador (flip-flop)
Filtro de paso de bajas frecuencias
Filtro de paso de altas frecuencias
Filtro pasa banda sintonizable
Generador de ondas cuadradas

Los amplificadores operacionales, también conocidos como amp-op tienen dos entradas, invertida (-) y no invertida (+), y una salida. La polaridad de la señal aplicada a la entrada invertida se invierte a la salida. Una señal aplicada a la entrada no invertida mantiene la polaridad en la salida.

La ganancia (grado de amplificación) de un amplificador operacional está determinada por una resistencia de retroalimentación que alimenta parte de la señal amplificada de la salida a la entrada invertida. Esto reduce la amplitud de la señal de salida, y con ello la ganancia. Mientras mas pequeña es esta resistencia menor será la ganancia.

Consideraciones generales

  1. Los cables de alimentación de un amp-op deben ser cortos, si tienen mas de 150 mm de largo, debe colocarse un condensador de 0.1µf entre cada entrada y tierra para evitar funcionamiento errático u oscilaciones.
  2. Usualmente pueden sustituirse unos amp-op por otros en un circuito, por ejemplo, puede usar un amp-op doble IC-1458 en un circuito que requiera dos  amp-op simples IC-741, teniendo cuidado en la conexión correcta de las patas.
  3. Nunca aplique una señal de entrada a un amp-op sin alimentación de voltaje.
  4. Siempre los voltajes de entrada V+ y V- deben ser iguales en magnitud.
  5. El voltaje de la señal de entrada nunca debe ser superior al voltaje de alimentación.
En todos los circuitos presentados en esta página se usarán los amp-op populares IC-741 e IC-1458, el primero simple y el segundo doble.

IC-741

El IC-741 es un amp-op de propósito general muy utilizado, es fácil de usar, práctico y barato.

La figura 1 muestra un esquema de este amp-op indicando la función de sus patas.

Características técnicas

  1. Voltaje de anulación de salida-----------2 a 6 mV
  2. Resistencia de la pata de entrada-----0.3 a 2 megaohms
  3. Ganancia----------------------------------------------20,000 a 200,000
  4. Corriente de consumo -----------------------1.7 a 2.8 mA
  5. Consumo de potencia-------------------------50 a 85 mW          

Valores máximos utilizables

  1. Voltaje de suministro                ±18 v
  2. Disipación de potencia              500 mv
  3. Voltaje diferencial de entrada  ±30 v
  4. Voltaje de entrada                     ±15 v
  5. Tiempo en corto-circuito           indefinido
  6. Temperatura de operación       0° C a 70° C
esquema
Figura 1

IC-1458

El IC-1458 incluye dos amp-op independientes de propósito general en un solo paquete. Estos dos amp-op comparten las patas de voltaje de alimentación. Puede utilizarse para sustituir dos IC-741.

La figura 2 muestra un esquema de este amp-op indicando la función de sus patas. 
esquema
Figura 2

Proyectos

Proyecto 1: Mezclador de audio

En la figura 3 se muestra el diagrama de como usar un IC-741 como mezclador de diferentes entradas de audio.

En este caso la salida será la mezcla de todas las entradas.
diagrama
Figura 3

Proyecto 2: Sumador de voltajes

En la figura 4 se muestra como usar un amplificador operacional para sumar voltajes de entrada. La señal de salida es de polaridad invertida a las entradas.

La suma de los voltajes de entrada debe ser siempre menor que el voltaje de alimentación en 1 ó 2 voltios.
Pueden ser múltiples entradas pero siempre hay que usar una resistencia de 10k en cada una.

En la figura 5 se muestra como lograr el mismo efecto manteniendo la polaridad de la señal de entrada a la salida. Pueden utilizarse dos IC-741 en lugar del IC-1458 siempre que se conecten adecuadamente las patas.
diagrama
Figura 4


diagrama
Figura 5

Proyecto 3: Diferenciador de voltajes

En la figura 6 se muestra un diagrama de como hacer la resta de dos voltajes, en este caso la salida será igual a Vent2 ¯ Vent1. El voltaje de la señal no puede superar al voltaje de alimentación.

La polaridad del voltaje de salida será igual al de las entradas.
diagrama
Figura 6

Proyecto 4: Interruptor permutador (flip-flop)

El circuito de la figura 7 usa un chip analógico para ejecutar una función digital lógica. En dependencia de a donde se conecte la entrada E se encenderá uno u otro LED.

Los diodos D1 y D2 son diodos zener opcionales y sirven para limitar el nivel de la salida al valor del umbral de conexión de los zener, diodos de 5.1 voltios son razonables.

Este circuito tiene "memoria" es decir el estado adquirido se mantiene aunque la entrada flote después de disparado en una dirección.

Funciona de la manera siguiente:
Entrada E
LED 1
LED 2
+V
on
off
-V
off
on

diagrama
Figura 7

Proyecto 5: Filtro de paso de bajas frecuencias

La figura 8 representa un circuito que sirve para reducir la potencia de las altas frecuencias a la salida por encima del valor de frecuencia fc en la señal de entrada, en él:

R1 = R2 = R

C1 = C2 = C

formula

R3 = 0.586 × R4

Ganancia = R4/R3

Se considera la frecuencia de corte fc, a la frecuencia donde la señal de salida es 0.707 el valor de la señal máxima de salida.

La magnitud de la reducción de las altas frecuencias será mayor a medida que esta sube.
Si se usan:

R= 4700 ohmios
C= 0.01 µf
fc = 3,386 Hz

Estos valores no son exactos, debe probar con diferentes componentes para lograr un propósito determinado
diagrama
Figura 8

Proyecto 6: Filtro de paso de altas frecuencias

Este circuito es identico al anterior de pasa-bajos excepto que R1, R2 y C1, C2 han sido intercambiados. Esto produce el efecto contrario, reduce el paso de las altas frecuencias.

Las consideraciones y el valor de fc son las mismas del caso anterior.
diagrama
Figura 9

Proyecto 7: Filtro pasa-banda sintonizable

En la figura 10 se muestra el circuito para construir un filtro pasa-banda de frecuencias. Este filtro puede ser sintonizado usando el potenciómetro, para dejar pasar desde un estrecho rango de algunos cientos de Hz hasta alrededor de 3000 Hz.
diagrama
Figura 10

Proyecto 8: Generador de ondas cuadradas

Este circuito es facilmente ajustable para generar ondas cuadradas. Los componentes de tiempo son C1, R4, R5, R6, y R7.

Los componentes R1, R2 y R3 controlan la duración de los pulsos (ancho). Los pulsos son simétricos cuando R2 está en su centro.

Puede conectarse R2 directamente a +V y tierra eliminando a R1 y R3.
diagrama
Figura 11



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