Curso de electrónica básica No. 2.16 – El amplificador operacional Introducción Hola amigos, sean bienvenidos a este nuevo artículo sobre el capítulo 2.16 del curso de electrónica básica, esta vez con el tema de componentes pasivos, ya hablando del amplificador operacional, entonces no siendo más vamos por ello. Resumen En este artículo analizaré todo acerca del amplificador operacional, como es su apariencia, cómo es su simbología, su parte ideal y real, cuáles son sus funciones matemáticas y para qué nos sirve en electrónica. Ya que este componente activo es muy completo en la electrónica sobre todo para aplicaciones analógicas. Es por eso que acá destacaré todo lo más relevante, así entenderemos con más detalle el amplificador operacional. Contenido Curso de electrónica básica No. 2.16 – El amplificador operacional Introducción Resumen Contenido Definición Características básicas del amplificador operacional Modelo ideal Modelo real Dato histórico Simbología Tipos de amplificador operacional Apariencia y estructura externa Estructura interna Funcionamiento Principios de operación del amplificador operacional Operación en lazo abierto Operación en lazo cerrado Comprobación matemática del lazo de realimentación sencillo (no inversor) Comprobación matemática del lazo de realimentación sencillo (inversor) Los otros sistemas realimentados de amplificadores operacionales Amplificador operacional en modo integrador Amplificador operacional en modo derivador Más información acerca del amplificador operacional Curvas del amplificador operacional Curvas de voltaje Curvas de frecuencia Parámetros de los amplificadores operacionales Limitaciones y dificultades Puesta a punto del experimento Objetivos Aspectos prácticos preliminares Lista de elementos Comprobación del funcionamiento Muestra de la simulación Procedimientos Resultados y conclusiones Muestra del vídeo experimental Aplicaciones del amplificador operacional Conclusiones sobre el amplificador operacional Referencias Definición El amplificador operacional simplemente es un arreglo de transistores dentro de un empaquetado de circuito integrado, donde este posee dos entradas diferenciales y una salida y es alimentado por dos rieles de voltaje. Dicho amplificador operacional, es capaz de otorgar una amplificación de cualquier ganancia que se desee, y puede ser ajustada de acuerdo a las necesidades por medio de sus diferentes configuraciones que veremos más adelante en este artículo. El mismo posee una ganancia muy elevada idealmente infinita. Características básicas del amplificador operacional Lo más básico que posee el amplificador operacional, se puede subdividir por medio de dos formas de comportamiento que viene siendo los siguientes. Modelo ideal En esta parte se distinguen estos puntos. Presentan una ganancia infinita (Ao=∞). La impedancia de entrada es infinita (Rin=∞). Es decir que su resistencia de entrada sea para cualquier tipo de señal es infinita y no afecta en nada el circuito. La impedancia de salida es cero (Ro=0). El voltaje de salida es puro y puede trabajar bajo cualquier corriente que sea necesaria. Ancho de banda es infinito (BW=∞). Si Vin=0, Vo=0. Modelo real Debido a la construcción interna del amplificador operacional, su ganancia no es infinita, pero si es muy alta, aun así. La impedancia de entrada no es infinita, sin embargo, también es muy alta. La resistencia de salida no es cero, dependiendo del modelo, es decir, de su tipo de amplificador operacional o referencia, cambia su valor. También depende del modelo para su ancho de banda. Existe un pequeño voltaje que se puede presentar en la entrada para antes hacer que su salida cambie de estado. Dato histórico El primer amplificador operacional comercial que apareció en la historia fue el uA709 en 1960 por la empresa Fairchild Semiconductor. Simbología En su simbología, el operacional se muestra de esta manera, la estructura fundamental del amplificador operacional es simplemente dos entradas de voltaje, una positiva y otra negativa, y una salida común, obviamente su alimentación para su funcionamiento. Acá en esta figura vemos su simbología. Figura : Símbolo del amplificador operacional. Tipos de amplificador operacional El amplificador operacional en realidad se clasifica en varios tipos de acuerdo a su funcionamiento, pueden encontrarse amplificadores operacionales que trabajen con sonido, con ondas de corriente o de voltaje alterno, amplificación de señales ya sé analógicas o digitales, y para eliminar la impedancia y amplificar las señales de diversos sensores cómo es por ejemplo de temperatura. Existen también unos que actúan solo como comparadores. Apariencia y estructura externa Existen diferentes formas de extinguir el amplificador operacional basado en su forma física, ya una mirada más detallada, nos dirá que clase de amplificador operacional es. Los más comunes son los encapsulados de trought hole o de inserción en pcb, cómo son circuitos integrados de 8 y 14 pines. Figura : Empaquetado de inserción También existen otros cuyo empaquetado es metálico para la protección de señales indeseadas del medio, como son para radiofrecuencia o también para amplificar voltajes sumamente pequeños. Figura : Empaquetado metálico Por último, vemos los que son de montaje superficial. Figura : Empaquetado de montaje superficial. Estructura interna La estructura interna del amplificador operacional, este es un conjunto de varios transistores interconectados entre sí. Empezando por una etapa de amplificación diferencial, luego con sus espejos de corriente, luego una parte de ganancia en corriente, y finalmente su acople de salida. Figura : Estructura interna del amplificador operacional común. Cabe menciona que esta estructura interna cambia de forma abrupta de acuerdo al tipo de amplificador operacional que se use, en algunos casos veremos la tecnología JFET o con Mosfets internos. Funcionamiento Ya hemos llegado a la parte crucial de este artículo sobre el amplificador operacional, y es viendo su funcionamiento en los circuitos electrónicos. Principios de operación del amplificador operacional Para ello definimos dos tipos de configuraciones, la primera es la operación en lazo abierto, y la segunda en lazo cerrado. De mucha importancia porque así tendremos las diferentes configuraciones básicas. Operación en lazo abierto Cuando hablamos de este tipo de operación en el amplificador operacional, nos referimos a que no hay una comunicación entre la entre la entrada y la salida es decir no hay un control automático en sí. La ganancia de lazo abierto identificada como AO, suele ser igual o superior a 100,000. Figura : Operación en lazo abierto del amplificador operacional. Cómo podemos ver en la figura, existen dos formas de activarse este amplificador

Convertidor conmutado híbrido boost-flyback Tabla de contenido Contenido Convertidor conmutado híbrido boost-flyback 1 Tabla de contenido 1 Fundamentos teóricos 1 Definiciones y principios 1 Antecedentes 2 Modelos actuales y sus problemas 2 Análisis y diseño 3 Apariencia e identificación 3 Matemática y funcionalidad 4 Aplicaciones y ejemplos 7 Aplicaciones 7 Problema y solución 8 Limitaciones y dificultades 8 Resolución de conflictos 9 Vídeo teórico 10 Experimento 11 Objetivo 11 Vídeo experimental 11 Conclusiones 11 Fundamentos teóricos Definiciones y principios El convertidor híbrido Boost-flyback es aquel que combina los convertidores individuales Boost o elevador que es un tipo directo, con el Flyback, que es un tipo indirecto o aislado, pero en este caso solo utiliza un solo conmutador. Antecedentes Modelos actuales y sus problemas Encontrar este tipo de convertidor es muy raro por lo tanto podemos definir que este modelo es un aporte innovador para la electrónica de potencia. Análisis y diseño Apariencia e identificación Estructuras y planos Este es el plano esquemático del Convertidor conmutado híbrido boost-flyback, se aprecia en donde entra la señal; en este plano no está especificado el driver a activar el Mosfet. Matemática y funcionalidad Gráficas y fórmulas El Convertidor conmutado híbrido boost-flyback, es simplemente la unión de un convertidor conmutado elevador tipo Boost y un convertidor Flyback, cada uno tiene sus propias fórmulas de conversión de loa siguiente manera: Funcionamiento Acá se aprecia las partes en que se divide el convertidor híbrido boost -flyback y su voltaje. Aplicaciones y ejemplos Aplicaciones En algunos casos articulares y escasos podemos ver el uso de estas topologías, por ejemplo en inversores especiales o aumentadores de voltaje. Problema y solución Limitaciones y dificultades Una de las limitaciones o más bien dificultades que este pueda tener, es que hay que elegir de forma correcta el transformador de ferrita de la parte Flyback, ya que al tener un voltaje alto en el primario, este cálculo tiene que hacerse considerando el voltaje máximo para evitar que se sature el núcleo. Donde: N: Vueltas del primario V: Voltaje máximo del primario Bmax: Flujo magnético máximo (75% del material del núcleo) Ac: Área seccional del núcleo F: Frecuencia de conmutación Resolución de conflictos Elegir la frecuencia de conmutación más alta y acorde al convertidor y conmutadores y un núcleo de ferrita de calidad y buenas características magnéticas. Vídeo teórico Suscríbete al CURSO DE DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS, donde puedes aprender acerca de esta gran disciplina de la ingeniería electrónica en general. Clases online grabadas con una excelente docencia. No dudes en suscribirte aquí: Experimento Objetivo Identificaremos el montaje realizado físicamente, mencionando cada parte. Realizaremos las pruebas y medidas del voltaje correspondiente al PWM con el transformador 1:1. Las mismas pruebas anteriores, pero con el transformador 1:10. Bonus. Vídeo experimental Conclusiones El convertidor híbrido Boost-Flyback es una mezcla efectiva de gran aumento de voltaje que comparte un mismo conmutador. Hay que saber elegir muy bien el núcleo del transformador y su número de vueltas para evitar posibles saturaciones de este núcleo. Esta aplicación no es común verla. En todos los experimentos, vemos como se cumple la ecuación de elevación cuadrática de voltaje, por eso, le podemos llamar convertidor cuadrático. Podremos obtener voltajes demasiado altos con una relación de transformación mucho más alta. Para los amantes de la electrónica de potencia y como tener una fuente de potencia super eficiente, accede al Curso online sobre FUNCIONAMIENTO Y REPARACIÓN DE FUENTES CONMUTADAS, vuélvete un experto en el análisis y reparación de esta modernidad electrónica que encuentras en la mayoría de equipos electrónicos actuales, Que esperas?, dale acá: Agradezco mucho que hayas visto este artículo sobre Convertidor conmutado híbrido Boost-Flyback una gran aplicación para la electrónica de potencia con tus inductores y transformadores de potencia. Espero que te haya gustado el contenido y espero que sigas explorando el sitio web para ver más material de aprendizaje en la ingeniería electrónica. Seguimos viéndonos y te deseo muchos éxitos. No olvides mis servicios:

Curso de electrónica básica #2.0 – Componentes pasivos En el campo de la electrónica se utiliza una gran diversidad de componentes para la manipulación de las fuerzas fundamentales de la materia en la electricidad, sin embargo, estos también tienen clasificaciones de las cuales hablaremos en este artículo, precisamente, los componentes pasivos. Definición Los componentes pasivos, son aquellos que no amplifican la potencia de las señales de entrada, es decir, siempre entregan la potencia que entra en ellos sin importar como la transforman. Estos pueden ser las resistencias, los condensadores o capacitores, las bobinas, transformadores, fusibles e interruptores. Clasificación y tipos de componentes pasivos Los componentes pasivos los podemos clasificar de acuerdo a su funcionalidad con las magnitudes de energía eléctrica. Componentes resistivos Estos componentes son los que nos impone una fuerza contraria a la circulación de corriente eléctrica al aplicarse un voltaje en un circuito. Componentes capacitivos Estos son los que almacenan energía en forma de campos eléctricos como si fueran baterías, es decir en circuitos electrónicos, se oponen a los cambios bruscos de voltaje, generando una corriente eléctrica ente sus terminales, en la electrónica tienen muchas aplicaciones. Componentes inductivos Se clasifican de esta manera aquellos que almacenan energía en forma de campos electromagnéticos, es decir en circuitería se oponen a los cambios bruscos de corriente, generando un voltaje entre sus terminales. De estas tres clasificaciones, se pueden subdividir en las diferentes aplicaciones que se pueden ver en los componentes pasivos, como son los transformadores, que comprenden una parte inductiva, los potenciómetros con su parte resistiva y capacitores variables. De estás existen muchísimas más aplicaciones y características. Por ahora les dejo el vídeo del canal: Mas adelante se mostrarán las definiciones más aceradas de cada componente.

Electrónica Aplicada: Circuito driver Totem pole con Mosfets Tabla de contenido Contenido Electrónica Aplicada: Circuito driver Mosfet e IGBT totem pole con Mosfet 1 Tabla de contenido 1 Fundamentos teóricos 1 Definiciones 1 Análisis y diseño 2 Apariencia e identificación 2 Matemática y medición 3 Aplicaciones 5 Ejemplos prácticos actuales 5 Vídeo teórico 6 Simulación del driver totem pole con Mosfets 6 Objetivos 6 Vídeo de la simulación 6 Experimento del driver totem pole con Mosfets 7 Objetivos 7 Vídeo experimental 7 Conclusiones 7 Referencias 8 Fundamentos teóricos Definiciones Los MOSFET (Transistor de Efecto de Campo de Semiconductores de Óxido Metálico) y los IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada) son dispositivos semiconductores ampliamente utilizados en el control de potencia y conmutación. Un driver es un circuito que proporciona las señales necesarias para controlar estos dispositivos, garantizando un funcionamiento eficiente y seguro. Análisis y diseño Apariencia e identificación Circuito driver totem pole con Mosfets con LM393 En este primer circuito apreciamos el driver totem pole con Mosfets, que en este caso, está activado por el comparador LM393 Circuito driver totem pole con Mosfets con driver o fuente de corriente. Acá apreciamos el mismo circuito, pero con una activación más sencilla, formada por el conjunto transistor bipolar PNP y NPN, donde el primero está en modo fuente de corriente y el otro en modo conmutador. Matemática y medición Mediciones y codificaciones Las mediciones clave incluyen la velocidad de conmutación, las pérdidas de energía y la eficiencia del driver. Estas mediciones se realizan utilizando osciloscopios y analizadores de potencia. Los componentes se codifican para facilitar su identificación y selección en el diseño de circuitos. Gráficas y fórmulas En esta parte, se tiene en cuenta que la lógica de la entrada y salida, solo del driver totem pole con Mosfets es en modo inversor, es decir si entra un 1 sale un 0, y viceversa Funcionamientos Acá se puede apreciar el modo de operación de las lógicas de la señal con las gráficas en rojo. Aplicaciones Se utilizan en diversas aplicaciones industriales y de consumo, incluyendo inversores de energía, controladores de motores y sistemas de energía renovable. Ejemplos prácticos actuales Un ejemplo práctico es el uso de un driver totem pole en un inversor de energía solar, donde se requiere una alta eficiencia de conmutación para maximizar la conversión de energía. Vídeo teórico Suscríbete al CURSO DE DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS, donde puedes aprender acerca de está gran disciplina de la ingeniería electrónica en general. Clases online grabadas con una excelente docencia. No dudes en suscribirte aquí: Simulación del driver totem pole con Mosfets Objetivos Identificar y mostrar el funcionamiento básico del circuito accionado por el comparador de alta velocidad LM393. Identificar y mostrar el funcionamiento básico del circuito accionado por configuración de fuente de corriente sencilla. Vídeo de la simulación Para los amantes de la electrónica de potencia y como tener una fuente de potencia super eficiente, accede al Curso online sobre FUNCIONAMIENTO Y REPARACIÓN DE FUENTES CONMUTADAS, vuélvete un experto en el análisis y reparación de esta modernidad electrónica que encuentras en la mayoría de equipos electrónicos actuales, Que esperas?, dale acá: Experimento del driver totem pole con Mosfets Objetivos Experimentar el circuito driver totem pole con Mosfet con la activación PWM con LM393 y el pequeño driver totem pole con BJT, mirar cómo actúa con la carga y ver en el osciloscopio. Ahora con el simple driver por corriente que active el totem pole con Mosfet, mirar cómo actúa con la carga y ver en el osciloscopio. Vídeo experimental Conclusiones La configuración de driver totem pole con MOSFET ofrece una solución eficaz para mejorar la velocidad de conmutación y la eficiencia en aplicaciones de alta potencia. Con un diseño adecuado, esta técnica puede superar las limitaciones de los drivers convencionales, proporcionando un rendimiento superior en una amplia gama de aplicaciones electrónicas. Es de recordar que la activación de este driver es inversa, por lo tanto, al entrar la señal positiva, se tendrá una en cero y viceversa. Este es un driver que presenta grandes velocidades, aunque deba tenerse bastante cerca del Mosfet o IGBT a activar. El driver por activación con fuente de corriente tiende a ser más eficiente por la disminución de componentes y por la reducción importante de los ruidos. Es necesario tener componentes como capacitores y diodos de alta velocidad para disminuir aún más el ruido. ¿Deseas conocer no solo el funcionamiento de la electrónica de otros aparatos y replicar su estructura? Accede entonces al Curso online sobre INGENIERÍA INVERSA que es dictado por expertos absolutos en la materia, conviértete en un super analista de la electrónica y descifra todo su funcionamiento. Suscríbete acá: Referencias Fundamentals of MOSFET and IGBT Gate Driver Circuits – Texas Instruments Agradezco mucho que hayas visto este artículo sobre Driver totem pole con Mosfets, una gran aplicación para la electrónica de potencia con tus Mosfets e IGBTs de potencia. Espero que te haya gustado el contenido y espero que sigas explorando el sitio web para ver más material de aprendizaje en la ingeniería electrónica. Seguimos viéndonos y te deseo muchos éxitos. No olvides mis servicios: