Amplificador derivador
El amplificador derivador también llamada amplificador diferenciador realiza la función matemática de la derivación es decir la señal de salida es la derivada de la señal de entrada. El circuito es el siguiente:
La ecuación del voltaje de salida es la siguiente:
El amplificador derivador presenta el problema de que si por la entrada además de la señal de entrada ingresa una señal de ruido de alta frecuencia, la señal de ruido es amplificada mas veces que la señal de entrada que se quiere derivar. Esta amplificación es proporcional al cociente de la frecuencia de la señal de ruido sobre la frecuencia de la señal de entrada. Por ejemplo se diseña un derivador para una frecuencia de 10kHz y la señal de ruido es de 1MHz, pues la señal de ruido será amplificada 100 veces más que la señal de entrada, y si la señal de ruido tiene una frecuencia de 100MHz, pues será amplificada 10000 veces más que la señal de entrada!!! Este problema no se puede solucionar pero se puede controlar agregando una resistencia en serie al condensador de entrada, que lo que hará es limitar la ganancia para frecuencias superiores a la del diseño del derivador. El circuito queda de la siguiente manera:
La ecuación de salida aproximada es la siguiente:
Donde la vi es la señal de entrada y vHF representa cualquier señal de ruido con una frecuencia 100 veces o más a la que tiene la señal de entrada. El valor de las resistencias R y R1 varía de acuerdo a si la señal de entrada es senoidal, triangular o cuadrada. Las ecuaciones de diseño son las siguientes:
Señal senoidal:
Señal triangular:
Señal cuadrada:
Tenga en cuenta:
- R+ es una resistencia cuya función es la de balancear el circuito (eliminar corriente de bias).
- A es la ganancia de la señal de entrada vi.
-La función de R1 es limitar la ganancia de cualquier señal de ruido de alta frecuencia.
- El valor de C es libre.
- Una señal de ruido en telecomunicaciones es una señal de muy baja amplitud normalmente por el orden de microvoltios (uV), y de una frecuencia muy elevada por el orden de cientos de Mega Hertz (MHz) o mas.
Para entender mejor se realizarán tres ejemplos.
Descarga la simulación en proteus 7.9 de amplificador derivador aquí.
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Ejemplo 1. Diseñe un amplificador derivador con ganancia de uno para una señal de entrada sinodal de 1vp @ 10kHz.
Solución. Se escoge C de 10nF. Ahora se halla R:
Ya con R se halla ahora R1:
El circuito queda de la siguiente manera:
La simulación es la siguiente:
La señal de entrada es la de color verde y la de salida es la de color amarillo. Se puede observar que la señal de salida es una señal coseno de ganancia uno, que es la derivada de una señal seno.
Ejemplo 2. Diseñe un amplificador derivador con ganancia de dos para una señal de entrada triangular de 1vp @ 10kHz.
Solución. Se escoge C de 10nF. Ahora se halla R:
Ya con R se halla ahora R1:
El circuito queda de la siguiente manera:
La simulación es la siguiente:
La señal de entrada es la de color verde y la de salida es la de color amarillo. Se puede observar que la señal de salida es una señal cuadrada, que es la derivada de una señal triangular, y que además tiene una ganancia de dos.
Ejemplo 3. Diseñe un amplificador derivador con ganancia de 0.5 para una señal de entrada cuadrada de 1vp @ 10kHz.
Solución. Se escoge C de 10nF. Ahora se halla R:
Ya con R se halla ahora R1:
El circuito queda de la siguiente manera:
La simulación es la siguiente:
La señal de entrada es la de color verde y la de salida es la de color amarillo. Se puede observar que la señal de salida es una señal pulso, que es la derivada de una señal cuadrada.
Hola .me gusta su forma de explicar y enseñar . Pero tengo una duda quiero saber como saco la corriente de R1= 12,7A porfavor esa duda me tiene loco
ResponderBorrarHola Miguel, en esa ecuación del diferenciador (12,7A), A se refiere a la ganancia en lazo cerrado del amplificador operracional, NO se refiere a los Amperios de ninguna corriente...
BorrarSaludos...
no es una corriente amigo significa 12.7*A donde A es la ganancia que queremos,Saludos
ResponderBorrarPero como hizo para sacar ese 12.7 A quiero la forma para hallar ese número. Y tengo esa duda igual tengo una duda ese 12.7 A es para todos los ejercicios a realizar con una señal senoidal porfavor disculpe mi impertinencia pero quiero aprender y ustedes lo explican al cien
ResponderBorrarese numero es una constante.
BorrarEste comentario ha sido eliminado por el autor.
ResponderBorrarhola, me gustaría saber como se comporta la derivada de la señal cuadrada ya que a pesar de tener una ganancia de 0.5 se ve mucho mas grande que la señal de entrada.
ResponderBorrarAlguien sabe como sacar la frecuencia de corte del normalito ?
ResponderBorrarHola! Primero quiero agradecer por la página, me ha resultado sumamente valiosa! Ahora, tengo una consulta: ¿La frecuencia que se utiliza para realizar el cálculo de las resistencias es un valor único de operación ó me permite trabajar a frecuencias más bajas que f? Gracias
ResponderBorrarbbbb
ResponderBorrarcristina alejandra reyes
ResponderBorrarComo puedo hallar la frecuencia límite es: 1/2*pi*R1*C ?
ResponderBorrarmelo
ResponderBorrarta Melo pa que chimba.
ResponderBorrarHola, tengo un problema pasa que cuando la ganancia es 1 el opamp deriva correctamente pero cuando la gandia es de 2 por ejemplo. El opamp me da una linea muy pequeña en el osciloscopio no entiendo muy bien por que sucede eso.
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