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Una introducción a los amplificadores operacionales, sus componentes, funcionamiento y diferentes tipos de configuraciones. Se explica cómo funciona el amplificador operacional ideal y se muestran ejemplos de configuraciones como el amplificador inversor, no inversor, seguidor de tensión, sumador y diferencial.
Tipo: Ejercicios
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La sección de salida consta de una fuente controlada por tensión en serie con la resistencia de salida Ro. Es evidente que la resistencia de entrada Ri es la resistencia equivalente de Thevenin vista en las terminales de entrada, mientras que la resistencia de salida Ro es la resistencia equivalente de Thevenin vista en la salida. La tensión de entrada diferencial vd está dada por: donde v 1 es la tensión entre la terminal inversora y tierra y v 2 la tensión entre la terminal no inversora y tierra. El amplificador operacional percibe la diferencia entre esas dos entradas, la multiplica por la ganancia A y provoca que la tensión resultante aparezca en la salida. Así, la salida vo está dada por: “A” se llama ganancia en tensión de lazo abierto, porque es la ganancia del amplificador operacional sin retroalimentación externa de la salida a la entrada. El concepto de retroalimentación es crucial para la comprensión de los circuitos de amplificadores operacionales. Una retroalimentación negativa se obtiene cuando la salida se retroalimenta a la terminal inversora del amplificador operacional. Cuando hay una vía de retroalimentación de la salida a la entrada, la proporción entre la tensión de salida y la tensión de entrada se llama ganancia de lazo cerrado. Como resultado de la retroalimentación negativa es posible demostrar que la ganancia de lazo cerrado es casi insensible a la ganancia de lazo abierto “A” del amplificador operacional. Por esta razón se usan amplificadores operacionales en circuitos con trayectorias de retroalimentación. Una limitación práctica del amplificador operacional es que la magnitud de su tensión de salida no puede exceder de VCC. En otras palabras, la tensión de salida depende de y está limitada por la tensión de alimentación.
El amplificador operacional puede funcionar en tres modos, dependiendo de la tensión de entrada diferencial vd:
Aunque suponer un amplificador operacional ideal brinda apenas un análisis aproximado, la mayoría de los amplificadores modernos tienen ganancias e impedancias de entrada tan grandes que el análisis aproximado es aceptable. Un amplificador operacional es ideal si tiene las siguientes características: Otras características importantes del amplificador operacional ideal son: Las corrientes por las dos terminales de entrada son de cero, Esto se debe a la resistencia de entrada infinita. Una resistencia infinita entre las terminales de entrada implica que ahí existe un circuito abierto y que no puede encontrar corriente en el amplificador operacional. En cambio, la corriente de salida no necesariamente es de cero. La tensión entre las terminales de entrada es igual a cero; es decir:
Es una configuración que produce una salida en fase con la señal de entrada, es decir, no invierte la polaridad de la señal. A diferencia del amplificador inversor, el amplificador no inversor tiene una ganancia positiva. En este caso, la tensión de entrada vi se aplica directamente a la terminal de entrada no inversora, y el resistor R 1 se conecta entre la tierra y la terminal inversora. Interesan la tensión de salida y la ganancia en tensión.
De acuerdo a lo dicho en el amplificador no inversor si el resistor de retroalimentación Rf=0 (cortocircuito) o R 1 = ∞ (circuito abierto) o ambos, la ganancia se convierte en 1. En estas condiciones el circuito se convierte en un amplificador seguidor de tensión o amplificador de ganancia unitaria.
Es una configuración de amplificador operacional (op-amp) diseñada para sumar varias señales de entrada ponderadas. Esta configuración es útil en aplicaciones donde es necesario combinar varias señales en una sola salida, cada una multiplicada por un cierto factor de ponderación. Se beneficia del hecho de que la configuración del inversor puede manejar muchas entradas al mismo tiempo.
Los amplificadores de diferencia (o diferenciales) se utilizan en varias aplicaciones en las que hay necesidad de amplificar la diferencia entre las señales de entrada. Son primos hermanos del amplificador para instrumentos. Es un tipo de amplificador operacional (op-amp) configurado para amplificar la diferencia de voltaje entre dos entradas, mientras ignora las señales comunes a ambas entradas. Esta configuración es valiosa en aplicaciones donde es importante amplificar solo la diferencia entre dos señales y rechazar cualquier componente común a ambas.
PASO 1 Conectamos el amplificador operacional según un circuito sencillo PASO 2 Conectamos a una fuente de votaje
Alexander, C. K. (2013). Fundamentos de circuitos electricos. México: Mc Graw Hill Education. https://www.MiElectronicaFacil. (2020, Marzo 30). Amplificador Inversor (Fórmula, Ganancia y Circuito). Consultado de: MiElectrónicaFácil.com website: https://mielectronicafacil.com/analogica/amplificador-inversor/#ejemplos Ingeniería Mecafenix. (2017, Abril 20). ¿Cuáles son las configuraciones de un amplificador operacional. Consultado de: Ingeniería Mecafenix website: https://www.ingmecafenix.com/electronica/componentes/el-amplificador- operacional/ Matan. (2023, Junio 11). Consultado de: Electricity-magnetism.org website: https://www.electricity-magnetism.org/es/cuales-son-las-configuraciones- basicas-de-los-amplificadores-operacionales/
