GANANCIA EN LAZO ABIERTO - AMPLIFICADOR COMO COMPARADOR

Un Amplificador operacional es un dispositivo electrónico muy utilizado para diversas funciones, entre una de las mas destacadas es utilizarlo comparador.

Podemos utilizar un amplificador operacional para determinar cual de las dos señales de entrada es mayor. Con que una de las dos señales sea ligeramente superior para que se produzca la salida máxima en el amplificador, sea positiva (+Vsat) o negativa (-Vsat).

Al utilizar el amplificador operacional en lazo abierto, la ganancia en la salida sera siempre muy grande, aproximadamente del orden de 100.000 veces o mas, una pequeña variación en las tensiones de entrada Vs+ y Vs- produce que a la salida del amplificador tengamos un valor cercano a la tensión de alimentación.

La siguiente imagen, muestra la conexión de un amplificador operacional en modo de lazo abierto, para ser utilizado como comparador.

• Si V1 es mayor que V2, la tensión a la salida del comparador sera la alimentación positiva de la fuente Vs+.

• Si V2 es mayor que V1, la tensión a la salida del comparador sera la alimentación negativa de la fuente Vs-.

Un amplificador operacional, trabajando como comparador, puede ser configurado en modo inversor o no inversor, dependiendo a que entrada se aplique la señal a detectar y la señal de referencia.

AMPLIFICADOR COMPARADOR NO INVERSOR

En este tipo de comparador, la tensión de referencia es aplicada a la entrada inversora y la señal a detectar se aplica a la entrada no inversora, vale la pena comentar que la tensión de referencia puede ser tanto positiva como negativa.

• En el caso de que la señal que tenemos que detectar, sea superior a la señal de referencia, a la salida vamos a tener una señal igual a Vs+.

• Si la tensión de referencia es mayor a la señal a detectar, en el terminal de salida tendremos como resultado una tensión igual a Vs-.

AMPLIFICADOR COMPARADOR INVERSOR

En este tipo de comparador, la tensión de referencia es aplicada a la entrada no inversora y la señal a detectar se aplica a la entrada inversora, al igual que dijimos antes tanto tensión de referencia puede ser tanto positiva como negativa.

• En el caso de que la señal que tenemos que detectar, sea superior a la señal de referencia, a la salida vamos a tener una señal igual a Vs-.
• Si la tensión de referencia es mayor a la señal a detectar, en el terminal de salida tendremos como resultado una tensión igual a Vs+.

AMPLIFICADOR 741

Es uno de los amplificadores encapsulados mas populares, es muy apreciado por multitud de diseñadores por sus maravillosas prestaciones en su época, pero vale la pena comentar que hoy en día existen muchos otros de mejor calidad.

Sin embargo, el amplificador operacional LM741 sigue siendo el preferido de los estudiantes y aficionados dado que es el ejemplo mas común en los salones de clases y libros teóricos.

En el siguiente enlace, dejo el set de datos de dicho amplificador  Amplificador operacional LM741

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El TDA2003 es la parte activa de un amplificador encapsulado en una pastilla, esto nos facilita en gran manera la construcción de un amplificador casero, nos olvidamos de los cálculos teóricos de cada etapa y sus lazos de realimentacion y demás, con este integrado ya tenemos la parte mas difícil resuelta, aunque al utilizarlo tenemos que entender que no vamos a poder mejorar el rendimiento del amplificador mas lejos que lo que permite el integrado.

No me voy a detener en explicar los principios y conceptos teóricos del circuito interno del integrado, simplemente voy a explicar como utilizarlo para poder construir un amplificador de 10W con TDA2003.

Este integrado es muy utilizado en la industria automotriz para la fabricación de los estéreos de los autos, muchos de los parlantes de las computadoras también lo utilizan, no es un integrado adecuado para fabricar amplificadores de alta fidelidad o de alta eficiencia en consumo, pero es adecuado para la mayoría de las aplicaciones estándar que nosotros podamos necesitar.

La siguiente imagen muestra la circuiteria externa que tenemos que agregar para construir un amplificador de 10W, según la hoja de datos del fabricante el integrado TDA2003 es capaz de entregar hasta 10W de potencia, a diferencia con la versión anterior el TDA2002 que puede entregar 8W, si bien la disposición de pines es la misma en ambos integrados uno es capaz de entregar mas potencia que el otro.

Veamos la lista de materiales que vamos a necesitar

• Un potenciómetro logarítmico de 10K a 50K
• Un capacitor de 10µF
• Un capacitor de 1000µF
• Un capacitor de o.1µF
• Un capacitor de 1000µF
• Un capacitor de  470pF
• Una resistencia de 1K
• Una resistencia de 3,3Ω
• Una resistencia de 390Ω
• Una resistencia de 1Ω

Como se puede ver son muy pocos los componentes externos que tenemos que comprar para construirnos un amplificador casero bastante digno.

En el caso de encontrar ruidos o interferencia en el osciloscopio, podemos aumentar el valor de R2 hasta alrededor de 33Ω, haciendo esto el ruido debería verse reducido.

Disipador de calor

Colocar un disipador de calor es fundamental, teniendo en cuenta que a potencia máxima el integrado consume cerca de 2 ampere de corriente, si cometemos el error de no colocarle un disipador de calor, lo mas probable es que ocurra un daño irreparable en el integrado o en algún componente adyacente al mismo, cualquier capacitor electrolítico cerca puede verse dañado.

Ventajas de utilizar TDA2003

• Facilitamos los cálculos de nuestro proyecto
• Nos garantiza el funcionamiento bajo sus limitaciones
• Ahorramos espacio en la placa al estar todo incluido en el integrado
• Menos componentes utilizados

Desventajas de utilizar TDA2003

• Ganancia limitada
• Fidelidad y eficiencia limitada y restringida por el fabricante del integrado, nunca nuestro amplificador puede ser mas eficiente que lo que dice la hoja de datos.

Conclusión

Al construir un amplificador tenemos que evaluar el uso que le vamos a dar, si el requerimiento no necesita gran fidelidad y es para uso común y estándar, tranquilamente podemos utilizar el TDA2003, ahora si lo que necesitamos es para uso profesional, donde necesitamos que sea eficiente en cuanto al consumo energético y que la distorsión de la señal de salida sea imperceptible no podemos utilizar este integrado, tendríamos que evaluar otras alternativas, quizás un desarrollo de componentes discretos u o algún otro integrado que se adecue a nuestras necesidades.

Datasheet tda2003

Comparto un link donde se pueden bajar la hoja de datos  del integrado datasheet

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