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Configuraciones Básicas del Amplificador Operacional
Laboratorio de Circuitos Integrados Analógicos
Ing. Jesús María Francisco Hernández Morales

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Configuraciones Básicas del Amplificador Operacional

Configuraciones Básicas del Amplificador Operacional
Ing. Jesús María Francisco Hernández Morales El amplificador operacional se ha convertido en un circuito integrado muy versátil, yaque ofrece la facilidad de realizar operaciones con gran rapidez punto a punto de manera analógica, el presente archivo tiene como finalidad estudiar algunas de sus configuraciones más básicas, cabe recalcar que la base para su estudio se basa en el amplificador operacional ideal.

Análisis del amplificador operacional ideal
La base del análisis de las configuraciones del amplificadoroperacional tiene su base en la teoría del amplificador operacional ideal, la cual nos postula lo siguiente: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. La ganancia en lazo abierto de un amplificador operacional es infinita. Su ancho de banda es infinito. La impedancia de salida es cero. La impedancia de entrada es infinita. Por consiguiente las corrientes de polarización es cero. La velocidad de respuesta es infinita. El voltajede offset es nulo.

Tomando en cuenta que la impedancia de entrada es infinita, la corriente que se demanda a la fuente de entrada es cero (Ip+ e Ip- son cero).

De lo anterior podemos afirmar que, la corriente que entra a la terminal no invertida así como la que entra a la inversora es cero, con esto podemos afirmar que la diferencial de potencial entre las terminales no invertida einversora es cero.

Finalmente:

Esta será la base de los análisis de las configuraciones de los amplificadores operacionales.

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Configuración seguidor
El circuito seguidor tiene la siguiente configuración:

En este caso tenemos lo siguiente:

Dado que Vp = Vn, finalmente tendremos que:La principal ventaja de un seguidor, es que dado que la impedancia de entrada del amplificador operacional es muy grande, y la impedancia de salida es muy baja, este funcionará como un acoplador de impedancias. Este circuito es muy útil para acoplar fuente de baja corriente a procesos cuya demanda a la entrada pueda alterar el voltaje de la misma.

Configuración Inversora
El circuito de estaconfiguración se muestra a continuación.

Del circuito anterior tenemos lo siguiente:

En base al modelo del amplificador operacional ideal asumimos que In = 0, de lo cual obtenemos que:

Con lo cual:

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Por otro lado observamos que el voltaje Vp está conectado directamente a 0V.Con lo cual podemos asumir que:

A esta conexión la denominaremos como tierra virtual, ya que sin estar físicamente conectada la terminal Vn, esta tendrá un potencial de 0V. Dado que las resistencias están conectadas a este potencial podemos calcular sus corrientes:

Despejando tenemos que:

Reacomodando tenemos que:

Lo cual nos determina la ganancia de esta configuración, podemos observarque la ganancia está determinada por la relación de Rf/Re y adicionalmente tiene un signo negativo, lo cual nos desfasa las señales en 180o. También se debe mencionar que debido al efecto de tierra virtual, la impedancia de entrada de esta configuración será Re, con lo cual es recomendable, usar resistores de valores altos para evitar problemas de acoplamiento de impedancias.

Configuración NoInversora
La configuración no inversora nos presenta el siguiente circuito:

Para esta configuración podemos afirmar que Vn = Vp = Ve. Si redibujamos la rama superior obtendremos el siguiente divisor de voltaje:

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Del arreglo anterior obtenemos que:

Despejando Vs tenemos que:...