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Contenido
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL 3
1. Introducción 3
2. Simbología y circuito equivalente 3
3. Características del amplificador operacional 5
4. Amplificador inversor 14
5. Amplificador sumador inversor 18
6. Amplificador no inversor 20
7. Amplificador sumador no inversor 21
8. Amplificador diferenciador inversor 23
9. Amplificador integrador inversor 25
10. Amplificadorintegrador no inversor 28
11. Amplificador integrador restador 29
12. Circuito seguidor de voltaje 32
13. Circuitos desplazadores de fase 32
14. Aplicaciones con OPAMPs 36
15. Problemas resueltos 44
15.1 Nivel básico 44
15.1 Nivel intermedio 57
15.3 Nivel avanzado 81
16. Problemas propuestos 102
16.1 Nivel básico 102
16.2 Nivel intermedio 105
16.3 Nivel avanzado 110


EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

1.Introducción

El amplificador operacional es un amplificador diferencial de alta ganancia. Utiliza retroalimentación de voltaje para proporcionar una ganancia de voltaje estabilizada; esto es, necesita una red externa para controlar su respuesta.

Debe su nombre a que básicamente realiza operaciones matemáticas con las señales. Contienen en su interior 12 o más transistores y diodos además unamultitud de resistencias.

Algunas aplicaciones son:
Operaciones matemáticas: suma, resta, multiplicación, logaritmo, división, antilogaritmo, diferenciación, integración, etc.
Generación de ondas: sinusoidal, triangular, rectangular, rampa, escalera, etc.
Conversión analógica digital (A/D)
Conversión digital analógica (D/A)


2. Simbología y circuito equivalente

La simbología y el circuitoequivalente que se utiliza en un OPAMP es:










)



3. Características del amplificador operacional

Parámetros
Símbolo
OPAMP ideal
OPAMP real
Equilibrio perfecto (Si =0 )


0
0
2 - 6 [mV]
80 - 500 [nA]
Impedancia de entrada

∞
0.3 - 2 [MΩ]
Impedancia de salida

0
75 [Ω]
Ganancia de voltaje en Lazo Abierto

∞
50000 - 200000
Relación de Rechazo en Modo ComúnCMRR
∞
70-90 [dB]
Producto Ganancia Ancho de Banda
PGB
∞
)
Slew Rate
SR
0
0.5 [V/µS)
Efectos de la temperatura

No se considera
Si se considera



Parámetros eléctricos de CC.

Voltaje de compensación de entrada llamado también es el voltaje que se requiere en la entrada para que el voltaje 0 (idealmente ):













Nota: el OPAMP usa para polarización

Analizando el circuito:Si cualquiera de las entradas del OPAMP tuviese una resistencia en su trayectoria, es posible que aparezca un voltaje . Físicamente, los transistores de entrada tienen diferentes valores de y al ser el igual a la diferencia en los valores de podría tener cualquier polaridad.



Si fuese invariable, se lo podría anular con una compensación externa (colocando, por ejemplo, una fuente DCen un terminal de entrada), de tal forma que ; lamentablemente, al desviarse fácilmente por efecto de la temperatura, solo podría compensarse a una temperatura determinada, la misma que variaría en función del tiempo.


Corriente de polarización de entrada (): también llamada , es la corriente promedio que fluye hacia ambas entradas (inversora y no inversora) del OPAMP; esto es:Nota: el OPAMP usa para polarización




El valor de es mucho menor para un OPAMP con entradas FET que para uno con entradas BJT; y como es de esperarse:



Idealmente:




Entradas BJT: ≈nA , Entradas FETs: ≈pA

Corriente de compensación de entrada llamada también es la diferencia entre las corrientes de polarización del OPAMP. Idealmente .Continuando con el análisis del circuito anterior:



Si :




Y por lo tanto:


Puede ser que, a pesar de que los caminos resistivos de las entradas del OPAMP sean iguales, porque al tener los transistores de entrada β diferentes, las corrientes en sus bases no son iguales

Impedancia de entrada es medida en cualquiera de los terminales de entrada, cuando la otra entrada está a tierra:...