Amplificadores operacionales

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INTRODUCCIÓN.
Los amplificadores operacionales son, dispositivos compactos activos y lineales de alta ganancia, diseñados para proporcionar la función de transferencia deseada. Un amplificador operacional (A.O.) está compuesto por un circuito electrónico que tiene dos entradas y una salida, como se describe mas adelante. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor(G) (ganancia): Vout = G·(V+ - V-).
Estos dispositivos se caracterizan por ser construidos en sus componentes más genéricos, dispuestos de modo que en cada momento se puede acceder a los puntos digamos "vitales" en donde se conectan los componentes externos cuya función es la de permitir al usuario modificar la respuesta y transferencia del dispositivo.
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Unamplificador operacional diferencial de tensión (A.O. también op-amp), está compuesto por un circuito con dos transistores T1 y T2 gemelos (están apareados mediante técnicas de integración) y una fuente de corriente constante en el emisor común. Se supone que aplicando en ambas bases una tensión idéntica Vs, en modo común, las corrientes en las bases serán idénticas, Ib1 = Ib2 por lo tanto la corriente enlos emisores es idéntica. Así, Ie = I1 +I2.

Si ahora se incrementa en la misma cantidad la tensión de entrada, el sistema permanecerá en equilibrio ya que la corriente Ie permanece inalterable por la fuente de corriente constante. En otras palabras, en modo común la ganancias es nula.
Un amplificador operacional (A.O.), es un amplificador de alta ganancia directamente acoplado, que en general sealimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual permite que obtenga excursiones tanto por arriba como por debajo de masa o punto de referencia que se considere. Se caracteriza especialmente por que su respuesta en, frecuencia, cambio de fase y alta ganancia que se determina por la realimentación introducida externamente. Por su concepción, presenta una alta impedancia (Z) de entrada y muybaja de salida. Este es el símbolo:

En la figura, se observan dos patillas de alimentación bipolar (+Vs y -Vs), una entrada no inversora (+Ve), una entrada inversora (-Ve) y una de salida (Vout), algunos como el LM386, disponen de una patilla de bypass. El amplificador sólo responde a la diferencia de tensión entre los dos terminales de entrada, no a su potencial común. Es decir, la misión delA.O. es amplificar la diferencia de tensión entre las dos señales de entrada, respecto de masa. Es decir, el mismo resultado obtendremos aplicando una entrada de 1mV en+Vin y 1,001mV en la entrada -Vin, que aplicando 6V en +Vin y 6.001V en -Vin ya que:
1 - 1,001 = 6 - 6,001 = 0,001
1 - AV infinita ==> V+ = V- ==> Principio de TIERRA VIRTUAL.
2 - Rin (Zi) - Infinita (típico algunos M)==> I+ = I- = 0.
3 - Rout (Zo) nula (entre 100 y 200) ==> fuente de tensión ideal.
4 - Amplificador de AC y DC.
5 - Ancho de banda infinito.
Ganancia en lazo abierto.
Cuando se aplica una señal a la entrada, la ganancia es el cociente entre la tensión de salida Vs y la de entrada Ve que tiene el amplificador operacional cuando no existe ningún lazo de realimentación entre la salida y algunade las dos entradas. Ver el diagrama.

La ganancia del amplificador en lazo abierto está dada por la siguiente fórmula:
AV = Vs / Ve
| Donde:
AV = ganancia de tensión
Vs = tensión de salida
Ve = tensión de entrada |
En un amplificador operacional ideal, esta ganancia es infinita. Sin embargo, en el operacional real, su ganancia está entre 20,000 y 200,000 (caso del amplificadoroperacional 741C). Este tipo de configuración se utiliza en comparadores, donde lo que se desea es, saber cual de las dos entradas tiene mayor tensión, de ahí su nombre, amplificador diferencial. La señal de salida Vs del amplificador diferencial ideal debería ser:
Vs = Av (V1 - V2).
En la realidad, no es así ya que la salida depende de la tensión diferencial (Vd) y del nivel medio llamado señal en...
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