El Amplificador Operacional

La electrónica analógica se ha visto enriquecida con la incorporación de un nuevo componente básico: el amplificador operacional (A.O.).

Aunque realmente el A.O. es un circuito electrónico evolucionado, sus características de versatilidad, uniformidad de polarización, propiedades notables y disposición en circuito integrado, convierten al mismo en un nuevo elemento electrónico capaz de intervenir en la conformación de circuitos analógicos de mayor complejidad.

La utilización del A.O. en circuitería presupone un adecuado conocimiento de sus características de funcionamiento y prestaciones. Estos datos se evalúan en base a determinadas características proporcionadas por el fabricante.

El Amplificador

El objeto de un amplificador electrónico, es elevar el valor de la tensión, corriente o potencia de una señal variable en el tiempo, procurando mantenerla lo más fiel posible.

Los parámetros que caracterizan a un amplificador son los siguientes:

amplificador

Donde :

A = ganancia del amplificador.

Ve = tensión de entrada.

ie = Intensidad de entrada.

Ze = Impedancia de entrada.

Vs = tensión de salida.

is = Intensidad de salida.

Zs = Impedancia de salida.

La ganancia (A), es la relación entre la salida y la entrada. Se puede distinguir entre ganancia de tensión, corriente y potencia.

Av = Vs/Ve ganancia de tensión.

AI = is/ie ganancia de corriente.

Ap = Ps/Pe = Av.AI ganancia de potencia.

Ninguna tiene unidades.

Ejemplo:

a) A un amplificador le aplicamos la siguiente señal, Ve= 2V ie= 20 mA. Y el nos da, Vs = 8V, is= 200

mA. ¿cuál será su ganancia de tensión, corriente y potencia.?

Solución:

Av = Vs/Ve = 8V/2V = 4

AI = is/ie = 200 mA/ 20mA = 10

Ap = Ps/Pe = Av.AI = 4 . 10 = 40

b) Expresa la ganancia de potencia del ejercicio anterior en decibelios (dB)

A(dB) = 10 log (Ps/Pe) =10 log (40) = 16,02 dB

La impedancia de entrada (Ze) y de salida (Zs), se definen como la tensión aplicada y la corriente absorbida.

Ze = Ve/ie impedancia de entrada.

Zs = Vs/is impedancia de salida.

1.1. Introducción al amplificador operacional

El amplificador operacional (AO), es un amplificador que posee, dos entradas activas referidas a masa (entrada diferencial); la entrada inversora (-), y la no inversora (+). Tiene una salida y se alimenta con tensión simétrica (dos fuentes de tensión).

amplicador operacional

Las características del AO ideal son:

- Ganancia de tensión en lazo abierto (A0) infinita.

- Impedancia de entrada (Ze) infinita.

- Impedancia de salida (Zs) cero.

El A.O. es un dispositivo amplificador cuyas características de funcionamiento se aproximan a las de un amplificador ideal: ganancia infinita, salida nula en ausencia de la señal de entrada, impedancia de entrada infinita, impedancia de salida cero, ancho de banda infinito y tiempo de subida nulo.

Las características de un A.O. real difieren de las propias de un A.O. ideal. No obstante, un A.O. típico está caracterizado por las siguientes propiedades sustancialmente aceptables: elevada ganancia en tensión, alta impedancia de entrada, ancho de banda amplio (partiendo desde c.c.), baja tensión de offset, mínima distorsión, nivel de ruido reducido, etc.

Como se observa en la figura 1, el amplificador operacional posee dos entradas: una INVERSORA (-) y otra NO INVERSORA (+) y una salida asimétrica referida a masa.

amplificador operacional

Si la señal se mete por la inversora, la señal de salida aparecerá invertida 180° respecto a la excitación. La alimentación se realiza por medio de dos fuentes simétricas, una +Vcc, u otra -Vcc, Esta circunstancia permite centrar la señal de salida respecto al nivel de referencia f (masa).

Existen dos tipos de funcionamiento básico: sin realimentación o en BUCLE ABIERTO y con realimentación o en BUCLE CERRADO.

Normalmente se usa en BUCLE CERRADO. La red de realimentación determina la función que realiza el montaje, permitiendo la construcción de amplificadores asimétricos, osciladores, integradores, diferenciadores, sumadores, restadores, comparadores, filtros, etc.

Las limitaciones de este tipo de dispositivos quedan determinadas por las características del fabricante.

Interpretación de las especificaciones de los amplificadores operacionales.

1. GANANCIA DE TENSIÓN EN BUCLE ABIERTO A

Corresponde a la ganancia del amplificador sin realimentar. Depende de la frecuencia de

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