amplificador operacional

Amplificador operacional

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Amplificador operacional
Se trata de un dispositivo electrónico (normalmente se presenta
como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La
salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un
factor (G) (ganancia):
Vout = G·(V+ − V−)el más conocido y comúnmente aplicado es el
UA741 o LM741.
El primer amplificador operacionalmonolítico, que data de los
años 1960, fue el Fairchild μA702 (1964), diseñado por Bob
Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y
que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido
por el popular Fairchild μA741 (1968), de David Fullagar, y
fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología bipolar.
Originalmente los A.O. se empleaban para operacionesmatemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración,
derivación, etc.) en calculadoras analógicas. De ahí su nombre.
El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de
entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una
impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún
ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice
que las corrientesde entrada son cero.

741 con encapsulado metálico TO-5.

Notación
El símbolo de un amplificador es el mostrado en la siguiente figura:

Los terminales son:
•
•
•
•
•

V+: entrada no inversora
V-: entrada inversora
VOUT: salida
VS+: alimentación positiva
VS-: alimentación negativa

Los terminales de alimentación pueden recibir diferentes nombres, por ejemplos en los A.O. basadosen FET VDD y
VSS respectivamente. Para los basados en BJT son VCC y VEE.
Habitualmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas eléctricos por claridad.

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Tabla de Características Ideales y Reales

Circuito equivalente de un amplificador operacional.

Parámetro Valor ideal Valor real
Rin

∞

10 TΩ

Rout

0

100 Ω

Bw

∞

1MHz

G

∞

100.000

Ac

0

Nota: Los valores reales dependen del modelo, estos valores son genéricos y son una referencia. Si van a usarse
amplificadores operacionales, es mejor consultar el datasheet o características del fabricante.

Comportamiento en corriente continua (DC)
Lazo abierto
Si no existe realimentación la salida del A. O. será la resta de sus dos entradasmultiplicada por un factor. Este factor
suele ser del orden de 100.000(que se considerará infinito en cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la
diferencia entre las dos tensiones es de 1V la salida debería ser 100.000 V. Debido a la limitación que supone no
poder entregar más tensión de la que hay en la alimentación, el A. O. estará saturado si se da este caso. Esto será
aprovechado para suuso en comparadores, como se verá más adelante. Si la tensión más alta es la aplicada a la
patilla + (entrada no inversora) la salida será VS+, mientras que si la tensión más alta es la del pin - (entrada
inversora) la salida será la alimentación VS-.

Lazo cerrado o realimentado
Se conoce como lazo cerrado a la realimentación en un circuito. Aquí aparece una realimentación negativa. Paraconocer el funcionamiento de esta configuración se parte de las tensiones en las dos entradas exactamente iguales, se
supone que la tensión en la pata + sube y, por tanto, la tensión en la salida también se eleva. Como existe la
realimentación entre la salida y la pata -, la tensión en esta pata también se eleva, por tanto la diferencia entre las dos
entradas se reduce, disminuyéndose también lasalida. Este proceso pronto se estabiliza, y se tiene que la salida es la
necesaria para mantener las dos entradas, idealmente, con el mismo valor.

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Siempre que hay realimentación negativa se aplican estas dos aproximaciones para analizar el circuito:
• V+ = V- (lo que se conoce como principio del cortocircuito virtual).
• I+ = I- = 0
Cuando se realimenta...