OpAmp Logarítmico

De

¿Qué es?

Un amplificador operacional conectado en configuración logarítmica es una fuente en serie con una resistencia conectada a la entrada inversora mientras que la entrada no inversora está conectada a tierra, su particularidad es que la retroalimentación negativa se hace mediante un diodo, usualmente se utiliza como detector de ceros. 

¿Qué obtenemos?

  • La señal de salida obtenida es directamente proporcional al logaritmo natural del voltaje de entrada, multiplicada por cierta constante (ganancia)
¿Cómo analizamos el circuito?

Se considera un OpAmp ideal por lo tanto:
  • El voltaje en la entrada no inversora es igual al voltaje en la entrada inversora (V+=V-)
  • La corriente a la entrada del OpAmp es despreciable (ie≅0)
Recordando esto, dibujamos las corrientes en nuestro circuito para realizar análisis de nodos :
Si la corriente que entra al OpAmp es despreciable o igual a 0, quiere decir que la corriente que pasa por R va a ser idéntica a la que pasa por el diodo:



Ahora bien, la entrada no inversora está conectada a tierra, lo que nos indica que de acuerdo a la segunda condición de los OpAmp ideales, el voltaje en la entrada inversora también equivale a 0, por lo que podemos sustituir este termino de la ecuación anterior.

Para despejar Vout necesitamos aplicar logaritmo para eliminar el exponencial: 
Si asumimos que Is es muy pequeña, V1/RIs será muy grande, por lo que podemos despreciar el "+1" quedando como en la ecuación final. Observamos que el término de Vout es negativo, lo que implica que la señal de entrada se invertirá.

¿Cómo se ve esto en una simulación?

Si tomamos de ejemplo el esquemático con el que hicimos el análisis, se introduce una señal sinusoidal de entrada y a la salida tenemos medias ondas que disparan el voltaje:
En la gráfica notamos como cada vez que la señal de entrada (morada) pasa a voltaje negativo, se dispara el voltaje del OpAmp, evidentemente este no nos va entregar los 5000V que nos marca, sino más bien una señal escalón saturada a sus fuentes de polarización

Nota: Para visualizar mejor las simulaciones entra a los links que se muestran a la izquierda en el apartado "Simulaciones" :)

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