Amplificador operacional




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INTRODUCCIÓN
Los orígenes del amplificador operacional se remontan a la cuarta década del siglo XX, cuando los circuitos básicos se construían utilizando bulbos de vacío para efectuar operaciones matemáticas tales como la suma, la resta, la multiplicación, la división, la derivación y la integración. Este avancepermitió la construcción de computadoras analógicas para resolver ecuaciones diferenciales complejas1.
Un amplificador operacional es un dispositivo amplificador cuyas características de funcionamiento se aproximan a las de un amplificador ideal; por ejemplo, existe una ganancia de tensión de lazo abierto que tiende a infinito; hay una salida nula en ausencia de la señal de entrada; algo muyimportante es que la impedancia de entrada es infinita; también la impedancia de salida es cero; igual de importante es que nunca fluye corriente hacia ninguna terminal de entrada y no existe diferencia de potencial entre las dos terminales de entrada.
Es difícil enumerar la totalidad de las aplicaciones del amplificador operacional. De modo general, podemos decir que sus aplicaciones estánpresentes en los sistemas electrónicos de control industrial, en instrumentación nuclear, en instrumentación medica, en los equipos de telecomunicaciones y de audio, etc.
Los amplificadores operacionales se pueden conectar en las distintas configuraciones básicas de circuitos amplificadores, como por ejemplo.
Amplificador Inversor: Este es el circuito de ganancia constante más ampliamente usado. Elvoltaje de salida se obtiene al multiplicar la entrada por una ganancia fija constante, establecida por la relación entre Rf y R, resultando invertida esta señal respecto a la señal de entrada y obviamente con una amplitud mayor.
Amplificador no inversor: En este caso el voltaje de entrada es aplicada en la terminal no inversora obteniéndose así un voltaje de salida mayor en amplitud que el voltajede entrada y la señal en este caso no resultara invertida. Nótese que la fase de Vo respecto a Vi es la misma.
Amplificador sumador inversor: En este caso existen dos voltajes de entrada a la terminal inversora que se sumaran y después se multiplicaran por una constante establecida por la relación entre Rf y Ri. Al final la señal aumentara (V1+V2) y se invertirá su amplitud.
El símbolo másusual para el amplificador operacional es el siguiente.


OBJETIVOS
Comprenderá el uso del amplificador operacional mediante las configuraciones básicas
MATERIAL Y EQUIPO
Computadora PC con software Proteus instalado
DESARROLLO
Experimento 1. Amplificador inversor:
Análisis previo
Anterior a realizar la práctica hacemos el análisis teórico de la práctica para al final hacer un análisiscomparativo.
Realizamos los cálculos necesarios para conocer el voltaje máximo a la salida del amplificador operacional inversor. El diagrama del circuito que analizaremos es el siguiente:
Donde
Vi = 1 sen [100(2π)t] V
Rf = 4.7Ω
Ri = 1kΩ
Vout = ¿?



Su gráfica quedaría de la siguiente manera.


En un segundo inciso de este análisis el valor de Rf cambia a 10 kΩ, por lo tanto.


Sugráfica quedaría de la siguiente manera

En un tercer inciso de este análisis el valor de Rf cambia a 15 kΩ, por lo tanto.


Su gráfica quedaría de la siguiente manera

Para un mejor análisis a manera de tabla pondremos el Vmax al ir cambiando la magnitud de la resistencia Rf.
R1 (kΩ)
Rf (kΩ)
Vin Max (V)
Vout Max (V)
1
4.7
1
-4.7

1
10
1
-10

1
15
1
-15


Ahora comenzaremoscon la práctica.
Con ayuda del programa Proteus haremos un circuito como el que se muestra en la figura de abajo.

Primeramente escogemos de la barra de herramientas la opción Resistencia y la opción fuente de voltaje de corriente alterna y fuente de voltaje de corriente directa, también escogeremos un amplificador operacional llamado ML41. Las colocaremos como marca el dibujo, teniendo...