Amplificador Operacional

Amplificador operacional

Un amplificador operacional (comúnmente abreviado A.O., op-amp u OPAM), es un circuito 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):

Vout = G•(V+ − V−)el mas conocido y comunmente aplicado es el UA741 o LM741.

El primer amplificador operacional monolítico, que data de los años 1960, fue el Fairchild μA702 (1964), diseñado por Bob Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido por el popular Fairchild μA741 (1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología bipolar.

Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc.) en calculadoras analógicas. De ahí su nombre.

El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero.

Notación

El símbolo de un amplificador es el mostrado en la siguiente figura:

Los terminales son:

• V+: entrada no inversora

• V-: entrada inversora

• VOUT: salida

• VS+: alimentación positiva

• VS-: alimentación negativa

Los terminales de alimentación pueden recibir diferentes nombres, por ejemplos en los A.O. basados en FET VDD y VSS respectivamente. Para los basados en BJT son VCC y VEE.

Integrador con Amplificador Operacional

Área bajo la curva

Un circuito integrador realiza un proceso de suma llamado "integración". La tensión de salida del circuito integrador es proporcional al área bajo la curva de entrada (onda de entrada), para cualquier instante.

Integrador con un amplificador operacional

En el primer gráfico (izquierda) se puede ver una señal de entrada (línea recta) de 3 voltios que se mantiene continuo con el pasar del tiempo.

En el segundo gráfico (derecha) se muestra que el área bajo la curva en un momento cualquiera es igual al valor de la entrada multiplicado por el tiempo. Vsal = Vent x t

Onda de entrada y de salida del integrador con amplificador operacional

Por ejemplo:

al terminar el primer segundo, el área bajo la curva es Vent x t = 3 x 1 = 3

al terminar el siguiente segundo, el área bajo la curva es Vent x t = 3 x 2 = 6

al terminar el tercer segundo, el área bajo la curva es Vent x t = 3 x 3 = 9

al terminar el cuarto segundo, el área bajo la curva es Vent x t = 3 x 4 = 12

Dando los valores de resistor R = 1 MΩ y capacitor C = 1 uF al primer gráfico, el valor de la tensión de salida es: Vsal = - (1/RC) x Vent x t.

La ganancia de este amplificador en este caso es:

-1 / (1 x 106 x 1 x 10-6) = -1

El signo negativo se debe a que el amplificador operacional está configurado como amplificador inversor

Así:

Al terminar el primer segundo,

Vsal = - Vent x t = - 3 x 1 = - 3

Al terminar el siguiente segundo,

Vsal = - Vent x t = - 3 x 2 = - 6

Al terminar el tercer segundo, Vsal = Vent x t = - 3 x 3 = - 9

Al terminar el cuarto segundo, Vsal =Vent x t = - 3 x 4 = - 12

Esta tensión

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