Amplificador operacional

AMPLIFICADOR 

OPERACIONAL

Se trata de un dispositivo electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia)

Los terminales son:
V+: entrada no inversora
V-: entrada inversora
VOUT: salida
VS+: alimentación positiva
VS-: alimentación negativa

Habitualmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas eléctricos por claridad.

Tabla de Características Ideales y Reales

Parámetro	Valor ideal	Valor real
Zin	∞	10 TΩ
Zout	0	100 Ω
Bw	∞	1 MHz
G	∞	100.000
Ac	0

Los valores reales dependen del modelo, estos valores son genéricos y son una referencia.

                         

Comportamiento en corriente continua

 

Lazo abierto:

La realimentación salida del A. O. será la resta de sus dos entradas multiplicada por un factor. Este factor suele ser del orden de 100.000(que se considerará infinito en cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la diferencia entre las dos tensiones es de 1V la salida debería ser 100.000 V.

Lazo cerrado o realimentado:

Se conoce como lazo cerrado a la realimentación en un circuito. Aquí aparece una realimentación negativa. Para conocer el funcionamiento de esta configuración se parte de las tensiones en las dos entradas exactamente iguales, se supone que la tensión en la pata + sube y, por tanto, la tensión en la salida también se eleva.

Siempre que hay realimentación negativa se aplican estas dos aproximaciones para analizar el circuito:

• V₊ = V_- (lo que se conoce como principio del cortocircuito virtual).
• I₊ = I_- = 0

Cuando se realimenta negativamente un amplificador operacional, al igual que con cualquier circuito amplificador, se mejoran algunas características del mismo como una mayor impedancia en la entrada y una menor impedancia en la salida.

Comportamiento en corriente alterna:

En principio la ganancia calculada para continua puede ser aplicada para alterna, pero a partir de ciertas frecuencias aparecen limitaciones.

Configuraciones:

Comparador:

• Esta es una aplicación sin la retroalimentación. Compara entre las dos entradas y saca una salida en función de qué entrada sea mayor. Se puede usar para adaptar niveles lógicos.

Seguidor :

• Es aquel circuito que proporciona a la salida la misma tensión que a la entrada.

• Se usa como un buffer, para eliminar efectos de carga o para adaptar impedancias

Como la tensión en las dos patillas de entradas es igual: V_out = V_in

Por ejemplo, si la resistencia interna del voltímetro es R_e (entrada del amplificador), la resistencia de la línea de cableado es R_l y la resistencia interna del sensor es R_g, entonces la relación entre la tensión medida por el voltímetro (V_e) y la tensión generada por el sensor (V_g) será la correspondiente a este divisor de tensión:

 

No inversor

Como observamos, la tensión de entrada, se aplica al pin positivo, pero como conocemos que la ganancia del amplificador operacional es muy grande, el voltaje en el pin positivo es igual al voltaje en el pin negativo y positivo, conociendo el voltaje en el pin negativo podemos calcular la relación que existe entre el voltaje de salida con el voltaje de entrada haciendo uso de un pequeño divisor de tensión.

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Sumador inversor

• La salida está invertida
• Para resistencias independientes R₁, R₂,... R_n
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• La expresión se simplifica bastante si se usan resistencias del mismo valor
• Impedancias de entrada: Z_n = R_n

Restador Inversor

• Para resistencias independientes R₁,R₂,R₃,R₄:
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Xavi Jornet Sanchis