Amplificador Operaciol

Capítulo 10

AMPLIFICADOR OPERACIONAL
El Amplificador Operacional es un amplificador con realimentación que se encuentra en el mercado
como una pastilla de circuito integrado. Es difícil enumerar la totalidad de las aplicaciones de este circuito. De
modo general, podemos decir que sus aplicaciones están presentes en los sistemas electrónicos de control
industrial, en instrumentaciónnuclear, en instrumentación médica, en los equipos de telecomunicaciones y de
audio, etc. El que utilizaremos normalmente será el LM741.

10.1 Generalidades
La figura siguiente muestra las funciones de cada una de las patillas del A. O. integrado, indicar que la
alimentación se hará a ±15V como valor normal pudiéndose alimentar entre ±3V y ±22V.

Figura 10-1. LM741. Simbología de un Operacional.En la siguiente figura se presenta el circuito equivalente de un amplificador operacional, con ella se
pueden ver las características más importantes de los amplificadores operacionales:

Figura 10-2. Circuito equivalente de un A.O.
•

La ganancia en tensión que en cualquier circuito se define como la relación entre las tensiones de salida y
entrada se puede considerar Av=Vs/Ve≈-∞.

Martinez Bernia y Asoc.

2 Electrónica analógica

•

El ancho de banda también se puede considerar como infinito. Aunque en la realidad en lazo abierto la
ganancia cae con una pendiente de 20db/década y para cada frecuencia existe un valor máximo de Vs (Slewrate).

•

La impedancia de entrada Re≈∞ por lo que no actúa como carga (no consume corriente) y V1-V2=Ve.

•

La impedancia desalida es Rs≈0 por lo que la tensión Vs es independiente de la existencia de carga y
Vs=AvVe.

•

Puede trabajar en un amplio margen de temperaturas.

10.2 Circuitos básicos con A. Operacionales.
A continuación se verán las configuraciones más empleadas con los Amplificadores
Operacionales.

10.2.1 Configuración en lazo abierto.
También es conocida como sin realimentación. En ella laganancia viene determinada por el propio
fabricante y sobre ella no se tiene ningún control. Esta configuración se utiliza para circuitos comparadores.

Figura 10-3. Montaje en lazo abierto.

10.2.2 Configuración con realimentación positiva.
Este tipo de configuración se denomina en bucle cerrado y tiene el inconveniente de desestabilizar el
circuito. Una aplicación práctica de larealimentación positiva se da en los circuitos osciladores, que se verán más
adelante.

Figura 10-4. Montaje con realimentación positiva.

10.2.3 Configuración con realimentación negativa
Es la configuración en bucle cerrado más importante en circuitos con operacionales, y sus aplicaciones
más comunes pueden ser: amplificador no inversor, amplificador inversor, sumador amplificador diferencial,diferenciador, integrador, filtros activos, etc.

 Martinez Bernia y Asoc.

Capítulo 10. Amplificadores Operacionales. 3

Figura 10-5. Montaje con realimentación negativa.
Las corrientes de polarización son del orden de nA, por lo que se pueden considerar nulas y podremos
escribir I1+I2=0. Aplicando Kirchhoff tenemos:

V1 − Va AvVe − Va
+
=0
R1
Rs + R2

( 10-1)

Sustituyendo Ve =Vb-Va en la ecuación anterior obtendremos:

V1 (Rs + R2 ) − Va (Rs + R2 ) + AvVb R1 − AvVa R1 − Va R1
=0
R1 (Rs + R2 )

( 10-2)

V (A R + Rs + R1 + R2 ) − V1 (Rs + R2 )
Vb = a v 1
Av R1

Tomando el límite de Vb para Av tendiendo a infinito

lim(Vb ) A

v →∞

= Va

⇒ Ve = 0

( 10-3)

Hemos llegado a la conclusión de que existe un cortocircuito virtual entre las entradasinversora y no
inversora en el montaje con realimentación negativa, es decir, que en dicho montaje las dos entradas se
encuentran a la misma tensión. Dentro de esta configuración podemos distinguir las siguientes.

10.2.4 Configuración inversora
En este montaje R3 es igual al paralelo de R1 y R2. La ganancia de este amplificador es:

Ve − V2 Vs − V2
+
= 0;
R1
R2

( 10-4)

V2 = 0;
Av =...