El amplificador operacional ideal Simbología y aplicaciones

El amplificador operacional ideal

10.1 Simbología y aplicaciones

El Amplificador Operacional (AO) es un circuito integrado que contiene varias etapas de transistores interconectados de manera que el conjunto puede amplificar señales [pic 1] "amplificador"

Además, permite operar con señales [pic 2] "operacional".

Encapsulado:

[pic 3]

Símbolo circuital:

[pic 4]

Donde:

V_ = entrada inversora

V+ = entrada no inversora

VO = salida

+VCC, -VDD = Alimentación necesaria para polarizar los transistores en región activa.

Simplificación:

[pic 5]

Se entiende que existe +VCC, -VDD , de otra manera el amplificador operacional no funcionaría.

NOTA: Todas las tensiones se dan respecto a un único nodo de referencia (tierra/masa)

[pic 6]

¿Qué operaciones puede realizar un amplificador operacional?

• Generar señales, actuar como fuente de corriente o de tensión
• Amplificar
• Sumar, restar, invertir señales
• Comparar señales
• Integrar o derivar señales
• Eliminar ruido
• Convertir señal alterna en directa
• Convertir tensión en corriente

10.2 Funcionamiento básico de un amplificador operacional ideal

La tensión de salida de un amplificador operacional ideal es la diferencia de tensión en las entradas multiplicada por un factor A (ganancia en lazo abierto), donde A>>0 [en el caso ideal A= ∞]

[pic 7]

Circuito equivalente del AO:

[pic 8]

CONDICIONES DE IDEALIDAD

Consideramos un AO ideal cuando cumple las siguientes condiciones:

1. Ganancia en tensión en lazo abierto infinita ( A = ∞ )

Consecuencia:
[pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

1. Corriente por los terminales de entrada nula [pic 12] RIN = ∞ (impedancia de entrada).

Esta condición, unida a (1) recibe el nombre de condición o principio de cortocircuito virtual (CCV)

1. Corriente de salida muy grande [pic 13] RO = 0 (impedancia de salida)

[pic 14]

Función característica del amplificador operacional ideal:

[pic 15]

10.3 El amplificador operacional real. Desviaciones de la idealidad.

En la práctica los amplificadores operacionales se desvían del comportamiento ideal

1. A = [pic 16], en realidad A [pic 17], aunque ([pic 18])[pic 19] (muy pequeña).

1. [pic 20], en realidad [pic 21] Tenemos pequeñas corrientes de entrada que deben compensarse.

1. Ro [pic 22] 0, en realidad [pic 23].

Curva característica del amplificador operacional no ideal:

[pic 24]

1 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEAL

Tal y como acabamos de exponer, el componente electrónico conocido como amplificador operacional es realmente un circuito complejo formado por muchos transistores y otros componentes en un solo circuito integrado. El esquema funcional de un amplificador operacional puede verse en la Figura 1.

[pic 25]

Figura 1: Esquema funcional del amplificador operacional

El amplificador operacional tiene dos entradas. En la primera etapa se amplifica levemente la diferencia de las mismas. Esto se suele expresar también diciendo que se amplifica el modo diferencial de las señales, mientras que el modo común se rechaza. Posteriormente se pasa a segunda etapa de ganancia intermedia, en la que se amplifica nuevamente el modo diferencial filtrado por la primera. La ganancia total es muy elevada, típicamente del orden de 105. Finalmente, en la última etapa no se amplifica la tensión, sino que se posibilita el suministrar fuertes intensidades.

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