amplificador operacional

Amplificador Operacional

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1. Introducción
Un amplificador operacional, también llamado operacional es un módulo funcional
fabricado sobre una sola pastilla o chip (circuito integrado, CI) que encapsula un
amplificador transistorizado muy estable para realizar una amplia variedad de
operaciones lineales y no lineales.
Este tema trata algunas aplicaciones lineales y no lineales masimportantes de los
amplificadores operacionales.
2. Características del Amplificador Operacional
Hoy en día existe una gran variedad de CI operacionales, los cuales son tratados como
módulos funcionales sin prestar atención a sus detalles internos.
En un operacional hay cinco terminales principales (figura 1). Dos de ellos son para la
alimentación de c.c., identificados como +V y –V y en lamayoría de las aplicaciones
para c.a. estos terminales se omiten y se sobreentiende su presencia.
+V
v1

vo

v2
-V

Figura 1
El modelo o símbolo utilizado generalmente presenta los tres terminales restantes
(figura 2). El terminal identificado con el signo (-) se denomina Entrada Inversora debido
a que la señal en este terminal está desfasada 180º con respecto a la señal de salida.
Elterminal identificado con el signo (+) se denomina Entrada No Inversora, porque la
señal en este terminal está en fase con la señal de salida. El tercer terminal es el de
salida (vo).
v1
vi = v2 - v1

vo = Av . vi
vi

Av

v2

vo

Figura 2
El operacional es básicamente un amplificador de alta ganancia Av = vo vi , con una
tensión de entrada (vi) diferencial vi = v 2 − v1 . Lafigura 3 muestra el modelo circuital
equivalente del operacional.

Electrónica

Prof. Julima Anato

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v1
ii
Zi

vi
ii

Zo

vo

Av . vi

v2

Figura 3
El amplificador operacional puede considerarse ideal, suponiendo que: Zi → ∞ , Zo → 0
y Av → ∞ .
Si Av =

vo
→ ∞ entonces esto dice que vi = 0 , es decir v1 y v2 son virtualmente
viiguales.
Si Zi → ∞ entonces ii = 0 .
Así pues, los terminales de entrada de un operacional ideal forman un cortocircuito en la
entrada ( v1 = v 2 ) y al mismo tiempo un circuito abierto ( ii = 0 ).
La alta ganancia Av del dispositivo puede modificarse con la conexión de componentes
externos entre la salida y entrada del operacional (realimentación), con lo que se tendría
una ganancia mas pequeñaconocida como Avf = v o vi , ganancia de voltaje a lazo
cerrado, a diferencia de la alta ganancia Av propia del dispositivo conocida como
Avo = v o vi , ganancia de voltaje a lazo abierto.
El efecto amplificador en vo se observa para ciertos valores de señal de entrada vi ,
puesto que la magnitud de la señal de salida está limitada por la magnitud de las
fuentes de alimentación +V y –V con unadiferencia de ±1.5V aproximadamente como
caída interna del dispositivo. Cuando la salida vo llega a estos valores límites se tiene al
operacional con salida saturada. La figura 4 muestra la curva de transferencia vo vs. vi
del operacional trabajando a lazo abierto, donde se observa la zona lineal de
amplificación y las zonas de saturación del dispositivo.

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vo
VSAT = +V – 1.5V

VSAT

- VSAT = - V + 1.5V

- VSAT
Avo
-

VSAT
Avo

vi
- VSAT ≤ vo ≤ + VSAT

Saturación

Saturación
Zona
Lineal
vo = Av . vi

Vo = - VSAT

Vo = + VSAT

Figura 4
3. Aplicaciones Lineales del Operacional
Las aplicaciones lineales del amplificador operacional consideran al dispositivo
trabajando en la zonallineal de la curva de transferencia v o = Av ⋅ vi sin llegar a la zona
de saturación.
Entre estas aplicaciones se tienen los circuitos: Inversor, No Inversor, Aislador,
Sumador, Substractor, Diferenciador e Integrador.
3.1. Circuito Inversor
El circuito básico amplificador inversor se muestra en la figura 5.
R2
R1
v1
i1

i2

Vx
vi = 0

vo

ii = 0

Figura 5
Aplicando L.C.K....