Los amplificadores operacionales son circuitos integrados que sirven para amplificar señales de voltaje. Son muy útiles en la elaboración de circuitos.
Un amplificador operacional tiene dos entradas, invertida (-) y no invertida (+), y una salida.
La polaridad de una señal aplicada a la entrada invertida se invierte a la salida. Una señal aplicada a la entrada no invertida mantiene su polaridad a la salida.
La ganancia (grado de amplificación) de un amplificador operacional está determinada por una resistencia de retroalimentación que alimenta parte de la señal amplificada de la salida a la entrada invertida.
Esto reduce la amplitud de la señal de salida, y con ello la ganancia.
Mientras mas pequeña es esta resistencia menor será la ganancia.
En la figura 1 se muestra un diagrama de la conexión básica de un amplificador operacional con salida invertida, en ella
Fig.1 Diagrama de Conexión Básica.
Ganancia = Ren / Rent
Vsal = - Vent (Rre / Rent )
La ganancia es independiente del voltaje de alimentación. Observe como la entrada que no se usa se conecta a tierra por lo que el amplificador operacional amplifica la diferencia entre la entrada Vent y tierra (0 voltios).
la resistencia de retroalimentación Rre y el amplificador operacional forman un lazo de retroalimentación cerrado. Cuando la resistencia Rrese omite el amplificador entrega su máxima ganancia, en este caso la salida permuta de completamente abierto a completamente cerrado o viceversa para muy pequeños cambios de la señal de entrada. En este modo de lazo abierto el amplificador operacional no tiene uso práctico como amplificador lineal y se usa para determinar cuando el voltaje de una de las entradas difiere del voltaje de la otra entrada, como compara los dos voltajes son conocidos como comparadores.
La mayoría de los amplificadores operacionales necesitan una entrada de voltaje + y otra - como puede verse en la figura 1, esta fuente de voltaje puede lograrse conectando dos baterías iguales en serie, luego se conecta el cable de unión entre ellas a tierra quedando los otros extremos como +V y -V.
Conexión no inversor
La figura 2 muestra la conexión típica de un amplificador operacional con la salida no invertida con respecto a la entrada. Se ha usado uno de los mas populares amp-op el IC-741.
En el dibujo aparecen las fórmulas para determinar los índices básicos del circuito así como los valores nominales de voltaje de alimentación.
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Fig. 2 Conexión No Inversor
Conexión invertida
La figura 3 muestra la conexión típica de un amplificador operacional con la salida invertida con respecto a la entrada. Se ha usado uno de los mas populares amp-op el IC-741.
En este caso:
Ganancia= - (R2 / R1)
R3 = (R1 R2) / (R1 + R2)
Siendo el voltaje nominal de alimentación igual al de la figura 2
Fig.3
Algunas de las características de los CI Opam son:
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Sus características a menudo llegan a la del op-amp ideal, y se puede estudiar con ayuda de las reglas de oro.
Fig.4
El Op-amp 741
El amplificador diferencial mas común y famoso es el mA741C o exactamente el 741, que viene en formato de mini-DIP de 8 patillas. El circuito integrado contiene 20 transistores y 11 resistencias. Introducido por Fairchild en 1968, el 741 y los siguientes op-amps de IC incluyendo los op-amps de entrada FET, se han transformado en la herramienta estándar para producir la amplificación y un sinnúmero de aplicaciones. Aun que tiene algunas limitaciones prácticas, el 741 es un chollo electrónico que cuesta menos de 10 Pesos Mexicanos
El circuito estándar del Op-amp 741 contiene 20 transistores y 11 resistencias. Empieza con una etapa de entrada diferencial, con una carga de espejo de corriente. A esto le sigue una etapa amplificadora de voltaje npn, con una salida activa. Un seguidor emisor pnp impulsa una etapa de salida formada por un seguidor emisor en push-pull. La etapa de salida incluye un circuito limitador de corriente.
Op-amp Real vs Ideal
Los fácilmente disponibles y baratos circuitos integrados de op-amps tienen características que son aproximaciones razonables a un op-amp ideal (datos de Simpson):
Estas características nos conduce a las reglas de oro de los op-amps. Estas nos permite deducir de manera lógica la operación de cualquier circuito de op-amp.
- Libro de Amplificadores operacionales y circuitos integrales lineales 5Ed - Robert L Couglin aqui.
- Proyectos con amplificadores operacionales aquí.
