[MUSIC] Hola, continuamos con este nuevo modulo. Vamos a hablar mucho de amplificadores operacionales. En inglés se llaman operational amplifliers y les decimos opamps, asà como opamp. Este es superimportante, un bloque circuital muy común, muy útil. No es nada nuevo en términos circuitales, no es que vayamos a aprender una cosa tan, tan distinta. Porque es parecido a una fuente controlada; es como una fuente de voltaje controlada. Pero hay una gran diferencia. Las fuentes de voltaje controladas son un modelo matemático de algo. Mientras que el opamp, que se comporta más o menos como una fuente controlada, existen. Y aquà tengo uno: asà se ven los opamps. En realidad tienen varias formas, aquà yo tengo una caja con opamps que utilizo en algunos circuitos. En cada uno de estos chips vienen dos opamps, hay otros chips que traen cuatro opamps. Y asÃ, este de aquÃ, por ejemplo, trae cuatro opamps. Entonces son diferentes circuitos que uno puede utilizar. Y un opamp se parece mucho a una fuente de voltaje controlada por voltaje, vamos a partir por esa idea. TeorÃa de circuitos ha sido probado que sólo necesitamos un elemento activo. De elemento activo estamos hablando que es capaz de entregar energÃa. Para poder hacer cualquier tipo de función circuital. Eso viene de la teorÃa del circuitos, y el opamp es el primer elemento activo real que vamos a ver en este curso, el único tal vez. Porque elementos activos conocemos como las fuentes dependientes. Pero las fuentes dependientes no son reales, uno no puede comprar una fuente dependiente. En cambio uno puede ir y comprar un amplificador operacional como este. Entonces, este módulo va a ser una introducción muy superficial a los opamps; todo este módulo. Y esta es la primera videolección, que es una introducción a esta introducción. Un opamp es un bloque de dos entradas y una salida, y lo dibujamos de esta forma. Este es el simbolo del opamp; tiene dos entradas y una salida. Es como una flecha, la flecha indica que las señales entran por acá y salen por allá. Y tiene, como dije, dos entradas. En este caso, una entrada no inversora, que tiene un signo más, una entrada inversora, que tiene un signo menos, y tiene una salida. Esos son los opamp. Internamente está compuesto por transistores, como este caso que es un opamp muy conocido, que se llama el LM741. En este caso, esta foto fue sacada de Texas Instruments, de una hoja de datos. Y vemos que tiene varios pines, en realidad este tiene ocho pines, o siete, El octavo no se conecta. Vemos V- aquÃ, V+, que son las alimentaciones, que generalmente no las dibujamos, pero aquà están, V+ y V-. Aquà vemos la entrada no inversora, que serÃa esta. Oops, aquà vemos la entrada inversora, que serÃa esta; aquà vemos la salida, que serÃa esta. Y hay otro par de pines que son de anulación de offset, pero eso no lo vamos a ver en este curso. Entonces, un opamp está compuesto por muchos transistores. Hoy dÃa nosotros vamos a tratar esto como una caja negra que está metida dentro de eso. No nos interesa cómo funciona cada transistor, nos interesa saber cómo funciona el opamp. Entonces, nos interesa la estructura de afuera, ¿sÃ? Como qué conexiones podemos hacerle. Y como decÃa antes, tenemos entrada inversora, porque invierte, entrada no inversora, porque no invierte. Voltaje de alimentación positiva, voltaje de alimentacion negativa, este VDD a veces se le llama VCC. A VSS, que es el negativo, a veces se le llama VEE, y tenemos la salida. Esos son los cinco pines del opamp. El opam es un bloque circuital que está continuamente haciendo algo. ¿Qué es lo que hace? Toma las dos entradas de voltaje, que son estas de acá, sin perturbarlas. ¿Qué significa sin perturbarlas? Que no las cambia, la entrada, yo conecto cualquier cosa aquà Y al conectarlo, mi Thévenin no se dio cuenta de que lo conecté, porque la corriente es 0. Entonces, toma dos entradas sin perturbalas, sin que se den cuenta que las conecté a algo. Las resta internamente, hacen un circuito que resta, un circuito del que no vamos hablar en esta clase. Que toma Vp menos Vm, luego lo multiplica por una ganancia A, esta es la ganancia A, que es muy grande. ¿Cuán grande? ¿Será 100, será 1.000, será 10.000? No, es más grande que eso, es un millón, una ganancia gigante. Entonces, ¿cómo puede haber una ganacia tan grande? Si, existen ganancias grandes, están diseñados para tener una ganancia muy grande, del orden de un millón. Y tiene una alimentación positiva y una alimentación negativa. Y todos los voltajes están referidos a un nodo común, en este caso a una tierra. La tierra no aparece aquà entre los pines del opamp, o sea, no hay un pin de tierra. Entonces, ¿qué es lo que hacen los opamp? Repito para que quede claro, toma la entrada inversora, la no inversora, perdón. Toma la entrada inversora, la resta y produce una salida aqui es, a veces, esa diferencia, esa resta. Donde A es la ganancia, es cuánto crece esa diferencia de voltaje. Y esa ganancia es muy grande, es del orden de un millón. La salida del opamp no puede alcanzar valores mayores que VDD, ni menores que VSS. O sea, yo esto lo estoy alimentado con VDD y VSS. Y esos son los válores máximos y mÃnimos que puede tener mi señal de salida. TÃpicamente, mi señal de salida va a saturar antes que eso. Entonces, voy a tener mi salida que no va a alcanzar a llegar hasta VDD, no va a alcanzar a llegar hasta VSS, y decimos que satura antes. Entonces, cuando satura, el opamp deja de comportarse com un elemento ideal. Nosotros no queremos que sature, nosotros queremos que opere lejos de VDDy lejos de VSS, lejos de los rieles de alimentación. Estos son los rieles de alimentación. Entonces Vo, esto está escrito en un lenguaje matemático, Vo es siempre mayor que VSS, el voltaje negativo es siempre menor que VDD. O sea, está en ese rango. Y nosotros podemos decir que VSS va a ser menor que Vo, que a su vez es A x (vp- vm), y esto a su vez es menor que VDD. Nosotros podemos dividir esto por A, dividámoslo por A, y sabemos que A es muy grande. Entonces tenemos que VSS / A es menor que Vp- Vm, y que a su vez es menor que VDD / A. Esto es un voltaje finito, puede ser, por ejemplo, 5 volts. Y este un voltaje finito puede ser -5 volts. Entonces, estamos hablando de que este voltaje dividido por 1 millón es como 0. Entonces el único rango útil para el opamp es que estas dos entradas estén muy cerca una de la otra. Si se alejan un poco entre sÃ, el opamp va a saturar. Y el opamp no va a saturar si estas dos entradas se parecen mucho. Esta diferencia, Vp- Vm, se le llama entrada diferencial. Y para entradas diferenciales muy grandes, muy distintas de cero, las salidas saturan. Por ahora no entendemos nada, y nos va a guiar un poquito más claro la próxima videolección. Pero eso no tiene importancia. Entonces el amplificador operacional, término electrónico, puede hacer un montón de cosas interesantes. Y nosotros podemos hacer que la salida sature y podemos usarlo como comparador de voltaje. Pero no vamos a hablar de eso por varias, varias clases. Nosotros vamos a omitir las alimentaciones, vamos a dibujarlo de esta forma, sin las alimentaciones. Y vamos a decir que el opamp actúa en forma lineal. O sea que no satura nunca. Vamos a asumir eso para empezar nuestros análisis con circuitos con opamp. Uno puede simular opamps en Spice. LTspice permite incorporar diferentes opamps de diferentes modelos, de diferentes fabricantes. Incluso puede instanciar opamps genéricos. Aquà hay un ejemplo, en que estamos instanciando un LM741, cuyo modelo se pueden obtener desde este link. La forma de instanciarlo es con la x, luego un nombre, u1, luego los pines en orden y finalmente el nombre del modelo. Ese nombre del modelo está en alguna parte de este archivo. Entonces, este archivo describe este modelo y Spice sabe como hacer la simulación. Nosotros también podemos usar el capturador de esquemáticos. Podemos instanciar un amplificador operacional desde el capturador de esquemáticos. Vamos a ver ejemplo de otras videolecciones. Y tenemos que incluir el modelo para que Spice sepa que este amplificador se comporta como está descrito en ese modelo que se llama LM741.mod. En LTspice hay que usar un elemento circuital llamado opamp2 y modificar el valor para usar el subcircuito según esta biblioteca. Bien, ¿qué aprendimos? Aprendimos la composición y puertos de un opamp, vimos que tiene dos entradas y una salida, las dos entradas se restan. Por lo tanto es una entrada diferencial. Y vimos también cómo funciona en general, pero muy en general, todavÃa no sabemos bien para qué sirve. No sabemos cómo analizar, no sabemos cómo configurar, no sabemos casi nada. Vimos que el voltaje de salida satura si es que la entrada es distinta de 0. Si es que la entrada diferencial es distinta de 0, la salida se va a alguno de los rieles de alimentación. Y vimos también un ejemplo de cómo incluir SPICE, un opamp en SPICE. Muy bien, gracias por ver esta videolección. Vean la siguiente inmediatamente, porque si no van a quedar con muchas dudas.
