Que Es Un Circuito Integrador De Op Amp - Fundamentos, Capacidad Y Saturación.

El amplificador operacional constituye la base ideal para un circuito integrador analógico. Al tener una corriente de entrada prácticamente nula, la tensión de salida forma una integral exacta de la señal de entrada.

Aunque es posible desarrollar un circuito integrador sencillo utilizando sólo una resistencia y un condensador, el amplificador operacional permite obtener un rendimiento mucho mejor, es decir, una integración más real.

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    Fundamentos del integrador electrónico

    En la mayoría de los circuitos de amplificadores operacionales, la realimentación que se utiliza es principalmente de naturaleza resistiva, con una ruta resistiva directa que forma al menos parte de la red. Sin embargo, en el caso del integrador esto no es así: el componente que proporciona la realimentación entre la salida y la entrada del amplificador óptico es un condensador.

    Como el nombre del amplificador de operación implica, realiza una función que es un equivalente electrónico a la función de integración matemática. De hecho, los circuitos integradores electrónicos pueden utilizarse en los ordenadores analógicos.

    En cuanto a su funcionamiento, el circuito produce una salida que es proporcional a la integral de su tensión de entrada con respecto al tiempo. Esto significa que la tensión de salida en cualquier momento está determinada por la tensión de salida inicial, el tiempo que ha estado presente la tensión de entrada y el valor de la tensión de entrada.

    La idea básica de un circuito integrador se muestra a continuación. Aunque hay algunos cambios para el circuito integrador del amplificador óptico, este concepto es el que está detrás de su funcionamiento.

    Fundamentos del integrador electrónico

    En el diagrama, se puede ver que mientras la entrada permanece en cero, también lo hace la salida. Sin embargo, cuando se aplica una tensión de entrada escalonada a la entrada, la salida aumenta. Cuando la entrada escalonada vuelve a cero, la salida permanece en la tensión que alcanzó por última vez.

    Circuito integrador del amplificador operacional

    El circuito integrador del amplificador operacional básico consiste en un amplificador operacional con un condensador entre la salida y la entrada inversora, y una resistencia desde la entrada inversora a la entrada del circuito general, como se muestra.

    Circuito integrador del amplificador operacional

    Uno de los primeros puntos a tener en cuenta es que al aplicar la señal a la entrada inversora, la salida del circuito es la inversa de una red integradora CR básica.

    Circuito integrador del amplificador operacional

    Cálculos del diseño del op amp integrador

    El principal cálculo requerido para el circuito es determinar la tensión de salida para una tensión de entrada dada durante un tiempo determinado.

    tensión de salida

    Donde:

    • Vout = tensión de salida del op amp integrador
    • Vin = tensión de entrada
    • T = tiempo tras el inicio de la aplicación de la tensión en segundos
    • R = valor de la resistencia en el integrador en
    • C = capacidad del condensador del integrador en faradios
    • c = constante de integración y en este caso es la tensión de salida de partida.

    El signo negativo en la ecuación refleja la inversión resultante del uso de la entrada inversora del amplificador óptico.

    Saturación del amplificador óptico

    Es obvio que la salida del integrador no puede subir indefinidamente ya que la salida estará limitada. La salida del integrador del amplificador óptico estará limitada por la tensión de alimentación o de carril y por la saturación del propio amplificador óptico, es decir, lo cerca de los carriles que puede oscilar la salida.

    Al diseñar uno de estos circuitos, puede ser necesario limitar la ganancia o aumentar la tensión de carril para adaptarse a las probables oscilaciones de la tensión de salida.

    Mientras que las tensiones de entrada pequeñas y durante poco tiempo pueden ser aceptables, hay que tener cuidado cuando se diseñan circuitos en los que las tensiones de entrada se mantienen durante periodos de tiempo más largos.

    Saturación del amplificador óptico

    Capacidad de reinicio del integrador

    A veces es necesario disponer de un medio por el cual el integrador del amplificador operacional pueda ponerse a cero. La adición de un dispositivo o capacidad de reinicio es muy fácil de conseguir. Se consigue simplemente añadiendo un interruptor a través del condensador del integrador. Esto tiene el efecto de descargar el condensador y por lo tanto restablecer el integrador general.

     

    El interruptor de reinicio puede ser implementado en una variedad de maneras. Obviamente, se puede utilizar un simple interruptor mecánico, pero también es posible utilizar interruptores de semiconductores.

    Normalmente se trata de interruptores basados en FET porque tienen una resistencia de desconexión muy alta y pueden ser controlados como interruptores en este tipo de aplicación más fácilmente.

    El circuito integrador del amplificador óptico permite obtener una integración precisa de la señal de entrada. Este circuito se ha utilizado en muchos ordenadores analógicos y, en la actualidad, la función de integración se requiere en numerosas aplicaciones analógicas, en las que el circuito de amplificador de operación es la solución ideal.

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