Amplificador operacional

El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual tiene capacidad de manejo de señal desde f = 0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante; tiene además límites de señal que van desde el orden de los nV, hasta unas docenas de voltio (especificación también definida por el fabricante). Los amplificadores operacionales se caracterizan por su entradadiferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 105 equivalentes a 100dB.

El Amplificador Operacional es un amplificador de alta ganancia directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual permite que tenga excursiones tanto por arriba como por debajo de tierra (o el punto de referencia que se considere).

El nombre de Amplificador Operacionalproviene de una de las utilidades básicas de este, como lo son realizar operaciones matemáticas en computadores analógicos (características operativas).

El Amplificador Operacional ideal se caracteriza por:
* Ancho de banda infinito (se puede trabajar con señales de cualquier frecuencia).
* Tiempo de conmutación nulo
* Ganancia de tensión infinita.
* Impedancia de entradainfinita.
* Impedancia de salida nula.
* Corrientes de polarización nulas.
* Tensión de desplazamiento nula (si bien no es estrictamente cierto, diremos que la diferencia de potencial entre las entradas inversora y no inversora nula).
* Margen dinámico ±Vcc (la tensión de salida puede a nivel teórico alcanzar el valor de la tensión de alimentación, en la práctica se aproxima pero nopuede ser igual ya que se producen saturaciones en el dispositivo).

AMPLIFICADOR INVERSOR
La configuración más sencilla es la inversora. Dada una señal analógica (por ejemplo de audio) el amplificador inversor constituye el modo más simple de amplificar o atenuar la señal (en el ejemplo propuesto modificar el volumen de la señal).

Se comenzará por la configuración más adecuada para nuestrospropósitos:
El modo amplificador inversor. Hemos afirmado anteriormente que la impedancia de entrada del dispositivo es infinita, por lo cual no circulará corriente en el interior del amplificador operacional y las resistencias R1 y R2 estarán dispuestas en serie. Por encontrarse estas resistencias dispuestas en serie la corriente que atravesará ambas será la misma, podemos afirmar por tanto:

Acontinuación se va a demostrar como Va es nula. Si tenemos en cuenta que la ganancia de tensión de un amplificador operacional debe atender a la relación salida/entrada:

Al ser una de las características del amplificador operacional la ganancia en tensión infinita podemos intuir que la única solución válida es disponer a la entrada del amplificador operacional de una tensión nula.

Al llegara este punto se destaca que no debe confundirse la entrada del amplificador operacional constituida por las patas inversora y no inversora con la entrada de la etapa amplificadora inversora.
Se llega a la conclusión de que la diferencia de potencial en la entrada del operacional debe ser nula. Puesto que en el circuito la pata no inversora se halla conectada a tierra el valor de Va será nulo ode lo contrario la diferencia de tensión en la entrada del amplificador operacional no sería nula.

Al analizar a continuación el resultado obtenido se puede ver claramente que la tensión de salida es proporcional a la tensión de entrada, siendo el factor de proporcionalidad una constante que definimos con las resistencias R1 y R2. Se acaba de diseñar el primer amplificador, ya que este simpleamplificador operacional puede atenuar o amplificar las señales aplicadas a su entrada. El nombre de inversor viene dado por el signo negativo presente en la fórmula. Es decir, el montaje invierte la fase de la señal; este detalle no puede pasarse por alto para señales que requieran cuidar su fase.
Finalmente se debe destacar la presencia de la resistencia R3, cuya misión no es sino la de...