Amplificadores

Fundamentos de Electrónica – Amplificador Operacional

4- 1

CAPÍTULO 4

AMPLIFICADOR OPERACIONAL
4.1

PRESENTACIÓN

El amplificador operacional (A.O.) se puede considerar como un amplificador universal
debido a su gran versatilidad y a la forma simple en que puede reemplazar (funcionalmente)
a una gran variedad de configuraciones discretas.
El uso intensivo de los A.O.’s sedesarrolla con la aparición de los circuitos integrados,
tecnología que permite lograr pequeños tamaños, bajo costo y excelentes características
funcionales.
Debido a la complejidad de la circuitería interna de un A.O., una acabada apreciación de
sus características de funcionamiento –potencialidades y limitaciones- requiere de un alto
grado de habilidad (experiencia) en técnicas de análisis decircuitos, reconocimiento de
configuraciones funcionales típicas, técnicas específicas de realimentación, polarización,
etc.. Sin embargo, la gran mayoría de las aplicaciones pueden ser resueltas (ya sea tarea de
análisis o un problema de diseño) en base a consideraciones simplificadas, traducidas en un
“modelo ideal”.
4.2

MODELO IDEAL
Entrada Inversora
Entrada no-inversora

A.O.

Salida+

Figura 4.1: Modelo ideal del A.O.

El dispositivo consta de dos entradas y una salida (además cuenta con terminales para
polarización y, en algunos casos, para compensaciones; éstos no se incluyen para mantener
una visión simplificada).
Las características funcionales que describen su comportamiento son:
1. Dispositivo analógico lineal.
2. Ganancia (de tensión) prácticamenteinfinita.
3. Una entrada inversora, produce en el terminal de salida una señal en contratase (180º)
respecto de la señal aplicada a la entrada.
4. Una entrada no-inversora, produce en la salida una señal en fase con aquella aplicada en
la entrada.
5. Impedancia de salida casi nula (cero).
6. Impedancias de entrada infinitas.

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Fundamentos de Electrónica – Amplificador Operacional

Lasaplicaciones lineales utilizan el dispositivo retroalimentado en forma negativa (una
muestra de la señal de salida se “retroalimenta” hacia la entrada inversora); en estas
condiciones el funcionamiento del A.O. se resume en las “REGLAS DE ORO”:
I. La salida se ajusta (automáticamente) a un valor tal que hace nula la diferencia de
voltaje entre ambas entradas; en consecuencia de asumir gananciainfinita, y
demostrable en base a tal consideración.
II. No circula corriente por las entradas (equivalente a la característica de impedancias
infinitas en las entradas).
Justificación de las “Reglas de Oro” (para liberarlas del carácter dogmático)
v+

+
v+

Ri

v-

-

v0

v-

v+

Av

vi

Rf

vi

v0
+

Ri

Figura 4.2: Amplificador elemental

Rf

Figura 4.3:Modelo de análisis

Relaciones:
Siendo “A” la ganancia del A.O. y “v” el voltaje diferencial de entrada,
v0 = Av
El voltaje diferencial puede ser escrito según:
v = v+ − v−

(v − v ) R 
v = 0 − vi + 0 i i 
Ri + R f 



(v − v ) R
v = −vi − 0 i i
Ri − R f

Fundamentos de Electrónica – Amplificador Operacional

4- 3

Así, el voltaje de salida, v0 estará dado por

v0= − Avi − A

( v0 − vi ) Ri
Ri + R f

− AR f
v0
=
vi Ri + R f + ARi
Si A→ ∞, ARi

Ri , R f . Ello implica que
R
v0
≈− f
vi
Ri

Además,
v ( Ri + R f ) = −vi ( Ri + R f ) − ( v0 − vi ) Ri
R 
v ( Ri + R f ) = −vi R f − Ri  − f vi 
 Ri 
v ( Ri + R f ) = 0 ⇒ v = 0

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4.3

Fundamentos de Electrónica – Amplificador Operacional

APLICACIONES LINEALES MÁSUTILIZADAS

4.3.1 AMPLIFICADOR INVERSOR
If
Rf
Ri
Ii
vi

vI-

-

v+

+

v0

Figura 4.4: Amplificador inversor

Si v + = 0, por regla I también v - = 0. De esta forma,
Ii =

vi
Ri

Por regla II, I - = 0, entonces,

I f = Ii
Así,

v0 = − I f ⋅ R f
= − Ii ⋅ R f
=−

vi
Rf
Ri

La ganancia de tensión será:

Av =

R
v0
=− f
vi
Ri

La impedancia de entrada resulta...