Configuración Interna De Un Amplificador Operacional.

Configuración Interna de un Amplificador Operacional.

Internamente el AO contiene un gran numero de transistores, resistores, capacitares, etc.

Hay varios tipos de presentaciones de los amplificadores operacionales, como el paquete dual en línea (DIP) de 8 pines o terminales. Para saber cual es el pin 1, se ubica una muesca entre los pines 1 y 8, siendo el numero 1 el pin que esta a la izquierda de una muesca cuando se pone integrado. Ladistribución de los terminales del amplificador operacional integrado DIP de 8 pines es:

- Pin 2: entrada inversora (-)

- Pin 3: Entrada no inversora (+)

- Pin 6: Salida (out)

Para alimentar un amplificador operacional se utilizan 2 fuentes de tensión:

- Una positiva conectada al Pin 7

- Una negativa conectada al Pin 4

También existe otra presentación con 14 pines, en algunos casos no hay muesca, pero hay un circuito pequeño cerca del Pin numero 1.

Esquema de la configuración interna del Amplificador Operacional:

Amplificador Operacional Ideal

A continuación se muestra un esquema del amplificador operacional ideal:

Este es un dispositivo de acoplo directo, con entrada diferencial y un único Terminal de salida. El amplificador solo responde a la diferencia de tensión entre los 2 terminales de entrada, no a su potencia común. Una señal positiva en la entrada inversora (-), produce una señal negativa a la salida, mientras que la misma señal en la entrada no inversora (+) produce una señal positiva en la salida. Con una tensión de entrada diferencial, Vd, donde a es la ganancia del amplificador. Ambos terminales de entrada del amplificador se utilizaran siempre independientemente de la aplicación. La señal d salida es de un solo Terminal y esta referida a masa, por consiguiente, se utilizan tensiones de alimentación bipolares (+)

V0 = a Vd

a = infinito

Ri = Infinito

R0 = 0

BW (Ancho de banda) = infinito

V0 = 0 si Vd = 0

Teniendo en mente las funciones de la entrada y la salida, se puede definir las propiedades del amplificador ideal.

1.- La ganancia de tencion es infinita: a = ∞

2.- La Resistencia de entrada es infinita: Ri = ∞

3.- La resistencia de salida es 0: Ro = 0

4.- El ancho de banda es infinito: BW = ∞

5.- La tensión offset de entrada es 0: V0 = 0 Si Vd = 0

A partir de estas características del AO, podemos deducir otras 2 importantes propiedades adicionales. Puesto que, la ganancia de tensión es infinita, cualquier señal de salida que se desarrolle será el resultado de una señal de entrada infinitesimalmente pequeña

Luego, en resumen:

La tensión de entrada diferencial es nula.

También, si la resistencia de entrada es infinita. No existe flujo de corriente en ninguno de los termínales de entrada.

Estas dos propiedades pueden considerarse como axiomas, y se emplearan repetidamente en el análisis y diseño del circuito del AO. Una vez entendidas estas propiedades, se puede, lógicamente, deducir el funcionamiento de casi todos los circuitos amplificadores operacionales

Configuraciones

Véase también: Anexo:Amplificadores operacionales con realimentación negativa

[editar]Comparador

Artículo principal: 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.



[editar]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 (conectar un dispositivo con gran impedancia a otro con baja impedancia y viceversa)

 Como la tensión en las dos patillas de entradas es igual: Vout = Vin

 Zin = ∞

Presenta la ventaja de que la impedancia de entrada es elevadísima, la de salida prácticamente nula, y puede ser útil, por ejemplo, para poder leer la tensión de un sensor con una intensidad muy pequeña que no afecte apenas a la medición. De hecho, es un circuito muy recomendado para realizar medidas de tensión lo más exactas posibles, pues al medir la tensión del sensor, la corriente pasa tanto por el sensor como por el voltímetro y la tensión a la entrada del voltímetro dependerá de la relación entre la resistencia del voltímetro y la resistencia del resto del conjunto formado por sensor, cableado y conexiones.

Por ejemplo, si la resistencia interna del voltímetro es Re (entrada del amplificador), la resistencia de la línea de cableado es Rl y la resistencia interna del sensor es Rg, entonces la relación entre la tensión medida por el voltímetro (Ve) y la tensión generada por el sensor (Vg) será la correspondiente a este divisor de tensión:

Por ello, si la resistencia de entrada del amplificador es mucho mayor que la del resto del conjunto, la tensión a la entrada del amplificador será prácticamente la misma que la generada por el sensor y se podrá despreciar la caída de tensión en el sensor y el cableado.

Además, cuanto mayor sea la intensidad que circula por el sensor, mayor será el calentamiento del sensor y del resto del circuito por efecto Joule, lo cual puede afectar a la relación entre la tensión generada por el sensor y la magnitud medida.

[editar]No inversor

Como observamos, el voltaje de entrada, ingresa por el 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.



 Zin = ∞, lo cual nos supone una ventaja frente al amplificador inversor.

[editar]Sumador inversor

 La salida está invertida

 Para resistencias independientes R1, R2,... Rn



 La expresión se simplifica bastante si se usan resistencias del mismo valor

 Impedancias de entrada: Zn = Rn

[editar]Restador Inversor

 Para resistencias independientes R1,R2,R3,R4:



 Igual que antes esta expresión puede simplificarse con resistencias iguales

 La impedancia diferencial entre dos entradas es Zin = R1 + R2

 Cabe destacar que este tipo de configuración tiene una resistencia de entrada baja en comparación con otro tipo de restadores como por ejemplo el amplificador de instrumentación.

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