AMPLIFICADORES OPERACIONALES
TEMA 1. EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL DE PROPÓSITO GENERAL: CARACTERÍSTICAS Y CONFIGURACIONES
1.  Amplificador diferencial. Curvas y parámetros característicos.
2.  El AO. ideal.
2.1.  Modelo de Thêvenin.
2.2.  Ganancia de voltaje en lazo abierto. Saturación. Concepto de "cortocircuito                virtual".
Realimentaciones negativa y positiva.
3.  El amplificador operacional de propósito general 741.
3.1.  Símbolo, encapsulado, terminales y esquema del circuito.
4.  Primeras experiencias con un amplificador operacional.
4.1.  Aplicaciones básicas con realimentación negativa.
4.1.1.  Amplificadores inversor y no inversor. Convertidor                                  corriente-tensión.
Sumadores. Integrador. Derivador.
4.2.  Aplicaciones elementales sin realimentación, en lazo abierto.
4.2.1.  Detectores de nivel de voltaje positivo y negativo.
5.  Estudio de las desviaciones más importantes de la idealidad. Limitaciones prácticas.

        

            TEMA 2. CIRCUITOS COMPARADORES ELECTRÓNICOS REGENERATIVOS. APLICACIONES DE CONTROL ON-OFF.
1.  Introducción.
2.  Efectos del ruido sobre los circuitos comparadores.
3.  Realimentación positiva.
3.1.  Objetivos. Umbrales superior e inferior de voltaje.
4.  Detector de cruce por cero con histéresis.
4.1.   Definición de histéresis. Inmunización contra el ruido.
5.  Detectores de nivel de voltaje con histéresis.
5.1.   Introducción.
5.2.   Detector no inversor de nivel de voltaje con histéresis.
5.3.   Detector inversor de nivel de voltaje con histéresis.
6.  Regulación independiente del voltaje central y del voltaje de histéresis.
6.1.  Introducción.
6.2.  Circuito de control de un cargador de batería.
7.  Principios del control de procesos.
7.1.  El control todo-nada.
7.2.  El termostato como comparador.
8.  Detectores de ventana.
8.1.  Introducción.
8.2.  Posibles configuraciones.
        

            TEMA 3. AMPLIFICADORES DIFERENCIALES, DE INSTRUMENTACIÓN Y DE PUENTE.
1.  Introducción.
2.  El amplificador diferencial básico.
2.1.  Función, análisis del circuito e inconvenientes.
2.2.  Tensión de modo común.
2.3.  Comparación con el amplificador de una sola entrada.
3.  Mejoras al amplificador diferencial básico.
3.1.  Aumento de las resistencias de entrada.
3.2.  Amplificador con ganancia ajustable.
3.2.1.  El problema de las cargas flotantes.
4.  El amplificador de instrumentación.
4.1.  Funcionamiento del circuito.
4.2.  Configuración para salida acoplada en continua.
5.  Medición con el amplificador de instrumentación.
5.1.  Conexión con la terminal sensora.
5.2.  Medidas de tensión diferencial.
6.  Amplificadores básicos de puente.
6.1.  Conexión directa a puente de medida con transductor.
7.  Amplificador de puente práctico con el AO 741.
7.1.  El aumento del margen de linealidad.
7.2.  Conexión del transductor a tierra.
8.  Detector de deformaciones.
8.1.  El sensor de deformaciones.
8.2.  Conexión de puente básica.
8.3.  Circuito con el amplificador de instrumentación AD521.
        

            TEMA 4. FILTROS ACTIVOS
1.  Introducción.
1.1.  Filtros pasivos, tipos de filtros según la banda de paso.
1.2.  Filtros activos ideales.
2.  Filtros de primer orden.
2.1.  Funciones de transferencia.
2.2.  Realizaciones prácticas y procedimiento de diseño.
3.  Filtros de segundo orden.
3.1.  Funciones de transferencia. Filtro de Butterworth.
3.2.  Realizaciones prácticas. Células de Sallen-Key y Rauch.
3.2.1.  Circuito con realimentación múltiple.
3.2.2.  Circuito con fuente de tensión controlada por tensión.
3.3.  Procedimiento de diseño.
3.4.  Optimización de la respuesta temporal.
4.  Filtros de orden superior.
4.1.  Realizaciones prácticas.
4.2.  Procedimiento de diseño.
        

            TEMA 5. CIRCUITOS CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES Y DIODOS
1.  Introducción: Limitadores, recortadores y rectificadores de precisión.
2.  Limitador paralelo básico.
3.  Limitador serie básico.
4.  Problemas a resolver para obtener circuitos de precisión.
5.  Dos mejoras al recortador básico.
5.1.  Limitador paralelo o recortador con fuentes fijas.
5.2.  Mejora de la pendiente en la zona de recorte.
6.  Limitador serie o circuito con "zona muerta" de precisión.
6.1.  Bloques con salida positiva y negativa.
6.2.  Bloque con salida bipolar.
7.  Circuito limitador de precisión base perfeccionado, de limitación unilateral.
8.  Aplicaciones de los limitadores serie.
8.1.  Rectificadores lineales de precisión.
8.1.1.  Rectificadores de media onda.
8.1.2.  Generadores de valor absoluto y generador de valor medio.
8.2.  Generadores de función a tramos.
8.3.  Detectores de pico.
9.  Amplificadores logarítmicos y antilogarítmicos. Aplicaciones: divisores y multiplicadores analógicos.
        

            TEMA 6. GENERADORES DE SEÑAL
1.  Circuito astable o multivibrador libre.
1.1.  Basados en amplificador operacional
1.1.1.  Funcionamiento del circuito y cálculo de la frecuencia de oscilación.
1.2.  Basados en circuitos integrados comparadores.
1.2.1.  Funcionamiento del circuito y cálculo de la frecuencia de oscilación.
2.  Temporizador con disparo único retardado.
2.1.  Estado estable y estado temporizado.
2.2.  Ejemplo de alimentación a carga resistiva.
3.  Circuito monoestable basado en amplificador operacional.
4.  El temporizador integrado 555.
4.1.  Esquema interno.
4.2.  Modos de operación.
4.2.1.  Astable.
4.2.2.  Monoestable y circuitos de disparo.
5.  Generador de ondas cuadradas y triangulares.
6.  Generador de diente de sierra.
        

            TEMA 7. CARACTERÍSTICAS DE LOS AMPLIFICADORES ELECTRÓNICOS REALIMENTADOS
1.  Concepto de realimentación.
2.  Clasificación de los amplificadores realimentados.
2.1.  Amplificador de tensión.
2.2.  Amplificador de corriente.
2.3.  Amplificador de transconductancia.
2.4.  Amplificador de transrresistencia.
3.  Elementos del circuito. Función de transferencia en lazo cerrado.
4.  Características generales de los amplificadores con realimentación negativa.
4.1.  Estabilidad de la función de transferencia.
4.2.  Distorsión de frecuencia.
4.3.  Reducción del ruido.
5.  Resistencias de entrada y de salida.
6.  Ejemplos de análisis.
        

            TEMA 8. RESPUESTA EN FRECUENCIA Y ESTABILIDAD DE LOS AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
1.  Introducción, Características de un sistema realimentado con amplificadores operacionales.
2.  Ganancia y ancho de banda de un amplificador realimentado.
3.  El Principio de Inversión.
4.  Concepto de estabilidad. Técnicas de estudio de la estabilidad.
4.1.  Criterio de Routh.
4.2.  El lugar de las raíces.
4.3.  Criterio de Bode.
5.  Compensación. Técnicas.
5.1.  Compensación por avance de fase.
5.2.  Compensación por retardo de fase.
        

            TEMA 9. OSCILADORES SINUSOIDALES CON TRANSISTORES Y AMPLIFICADORES OPERACIONALES
1.  Concepto de oscilación sinusoidal.
2.  Criterio de Barkhausen.
3.  Osciladores RC.
3.1.  Puente de Wien.
3.2.  Oscilador de cambio de fase.
3.3.  Estabilidad en frecuencia.
4.  Osciladores LC.
5.  Osciladores a cristal.
        

            TRANSISTORES
TEMA 1. POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES
- Punto de reposo.
- Recta de carga en continua.
- Recta de carga en alterna.
- Análisis de un circuito.
- Problema de síntesis.
        

            TRANSISTORES
TEMA 2. MODELOS DE PEQUEÑA SEÑAL DE TRANSISTORES EN BAJA y ALTA FRECUENCIA
- El cuadripolo.
- Modelo híbrido de transistor bipolar.
- Análisis de un circuito amplificador utilizando el modelo de parámetros h.
- Modelo híbrido en EC simplificado.
- Modelo híbrido "pi".
- Modelo físico del transistor de efecto de campo.
        

            TRANSISTORES
TEMA 3. RESPUESTA EN FRECUENCIA DE CIRCUITOS AMPLIFICADORES
- Distorsión en los amplificadores.
- Fidelidad de un amplificador.
- Respuesta en baja frecuencia.
- Respuesta en alta frecuencia.
- Respuesta de un amplificador a un escalón de tensión.
- Respuesta de un amplificador a un impulso.
- Diagrama de Bode de amplitud y fase. Ancho de banda.


        

            Z-PROGRAMA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO

Las prácticas de laboratorio son de dos tipos, las que suponen montar los circuitos electrónicos componente a
componente y las que se llevan a cabo con la consola de entrenamiemto profesional EB2000. En el campus virtual y en la
página personal de profesor se incluye una guía de de practicas para las que se realizan con montajes reales. A
continuación comento los contenidos de las memorias sin que este sea su orden experimental.

Práctica 1. El amplificador operacional de propósito general. Configuraciones básicas.
En primer lugar se identifican los terminales del A.O.741. Las primeras configuraciones, amplificadores inversor y no
inversor permiten observar:
•  Funcionamiento lineal de los sistemas.
•  Concepto de cortocircuito virtual.
•  Elementos de control de ganancia.
•  Resistencias de entrada y salida.
•  Constancia del producto ganancia/ancho de banda.
Las configuraciones integrador y derivador permiten estudiar la realización práctica de estas funciones.

Práctica 2. Comparadores regenerativos.
En primer lugar se emplea un A.O. de propósito general (741) con el fin de comprobar el funcionamiento de un detector
de cruce por cero en sus versiones inversora y no inversora. Se observa la presencia de un pequeño ciclo de
histéresis asociado al proceso de fabricación del circuito integrado, ya que el sistema no posee realimentación
positiva. Ésta aparece en el siguiente montaje, comparador detector de nivel no inversor con histéresis, donde se
mide el voltaje de histéresis en el dominio temporal (entrada triangular capaz de provocar las transiciones) y se
obtiene la característica de transferencia (ciclo de histéresis) empleando el modo X-Y del osciloscopio. Finalmente
se montan circuitos con comparadores de propósito específico (311 y 339) para verificar las mejoras introducidas.

Práctica 3. El amplificador diferencial.
Se utiliza un amplificador diferencial construido con amplificadores operacionales discretos con el fin de observar su
comportamiento en CC y CA.

Práctica 4. Rectificadores de precisión.
Rectificadores de media onda y onda completa basados en circuitos con amplificadores operacionales y diodos.
Modificación de las configuraciones para obtener medidores de valor medio y detectores de nivel.

Práctica 5. Filtros activos.
Filtros paso banda, alta y baja según las configuraciones inversora y no inversora. Análisis de su respuesta en
frecuencia.

Práctica 6. Osciladores senoidales.
Oscilador de desplazamiento de fase: Captura se la salida en arranque y situación estacionaria, recorte de la salida
por aumento de ganancia, cese de la oscilación por disminución de ganancia, obtención del espectro del oscilador con
y sin saturación mediante el uso de osciloscopio digital y transferencia de datos RS232 al PC.

Práctica 7. Osciladores a cristal.
Se emplearán montajes realizados con osciladores de cuarzo de alta frecuencia para medir su frecuencia con
frecuencímetros y con osciloscopios.

Práctica 8. Transistores bipolares y de efecto campo: polarización y respuesta en frecuencia. Diversos transistores
se montarán en el laboratorio para estudiar su polarización y respuesta en frecuencia.