amplificadores operacionales

Amplificador operacional


741 con encapsulado metálico TO-5.
Un amplificador operacional (comúnmente abreviado A.O., op-amp u OPAM), es un dispositivo electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):
Vout = G·(V+ − V−)el más conocido y comúnmenteaplicado es el UA741 o LM741.
El primer amplificador operacional monolítico, que data de los años 1960, fue el Fairchild μA702 (1964), diseñado porBob Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido por el popular Fairchild μA741 (1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnologíabipolar.
Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración,derivación, etc.) en calculadoras analógicas. De ahí su nombre.
El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia deentrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero.
Notación[editar · editar código]
El símbolo de un amplificador es el mostrado en la siguiente figura:

Los terminales son:
V+: entrada no inversora
V-: entrada inversora
VOUT: salida
VS+: alimentación positiva
VS-: alimentación negativa
Los terminales de alimentación pueden recibir diferentes nombres, por ejemplosen los A.O. basados en FET VDD y VSS respectivamente. Para los basados en BJT son VCC y VEE.
Normalmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas eléctricos por claridad.
Tabla de Características Ideales y Reales[editar · editar código]
Parámetro
Valor ideal
Valor real
Zi
∞
10 TΩ
Zo
0
100 Ω
Bw
∞
1 MHz
Av
∞
100.000
Ac
0

Nota: Los valores reales dependen delmodelo, estos valores son genéricos y son una referencia. Si van a usarse amplificadores operacionales, es mejor consultar el datasheet o características del fabricante.
Comportamiento en corriente continua (DC)[editar · editar código]
Lazo abierto[editar · editar código]
Si no existe realimentación la salida del A. O. será la resta de sus dos entradas multiplicada por un factor. Este factor sueleser del orden de 100.000(que se considerará infinito en cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la diferencia entre las dos tensiones es de 1V la salida debería ser 100.000 V. Debido a la limitación que supone no poder entregar más tensión de la que hay en la alimentación, el A. O. estará saturado si se da este caso. Esto será aprovechado para su uso en comparadores, como se verá másadelante. Si la tensión más alta es la aplicada a la patilla + la salida será VS+, mientras que si la tensión más alta es la del pin - la salida será la alimentación VS-.
Lazo cerrado o realimentado[editar · editar código]
Se conoce como lazo cerrado a la realimentación en un circuito. Aquí aparece una realimentación negativa. Para conocer el funcionamiento de esta configuración se parte de lastensiones en las dos entradas exactamente iguales, se supone que la tensión en la pata + sube y, por tanto, la tensión en la salida también se eleva. Como existe la realimentación entre la salida y la pata -, la tensión en esta pata también se eleva, por tanto la diferencia entre las dos entradas se reduce, disminuyéndose también la salida. Este proceso pronto se estabiliza, y se tiene que lasalida es la necesaria para mantener las dos entradas, idealmente, con el mismo valor.
Siempre que hay realimentación negativa se aplican estas dos aproximaciones para analizar el circuito:
V+ = V- (lo que se conoce como principio del cortocircuito virtual).
I+ = I- = 0
Cuando se realimenta negativamente un amplificador operacional, al igual que con cualquier circuito amplificador, se mejoran...