AMPLIFICADOR OPERACIONAL

AMPLIFICADOR OPERACIONAL (OpAmp)




I. Introduccion ( Amplificador Operacional (OpAmp))
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 tambiéndefinida por el fabricante). Los amplificadores operacionales caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 105 equivalentes a 100 dB.
El A.O. es un amplificador de alta ganancia directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas, la cual permite que tenga excursiones tanto por arriba como por debajo tierra (o el punto dereferencia que se considere).

El nombre de amplificador operacional proviene de una de las utilidades básicas de este, como lo son realizar operaciones matemáticas en computadores análogos.

a) Definición de Amplificador Operacional.


Un “amp op” es un amplificador diferencial que puede ser modelado por el circuito de dos puertas que aparece en la siguiente figura (1). Lo que lo caracterizacomo un amplificador operacional es su elevada ganancia de voltaje una A de 100000 o superior. Por lo tanto, sólo se requieren aproximadamente 50 V en vi para producir v0 = 5 V.
Figura No. 1

En la figura (2) aparece el símbolo correspondiente a un amplificador operacional. A diferencia del modelo, el amplificador operacional no está en realidad conectado a tierra. Sin embargo, sí está conectado auna fuente de voltaje positivo y negativo, estableciendo en efecto una “tierra” aproximadamente a mitad entre los suministros. Estos son típicamente de +15 V y -15 V, puro pueden ser de +5 V y -5V. Los terminales “más” y “menos” a la entrada del amplificador operacional indican la polaridad de vi que hace positivo a v0.

Figura No. 2

Las conexiones de la fuente de energía con frecuencia noaparecen en los símbolos de los amplificadores operacionales. Los voltajes exactos de funcionamiento no son importantes para la operación de los amplificadores operacionales, en tanto el voltaje de señal no exceda de los suministrados.
Un amplificador operacional ideal tendría ganancia infinita y ninguna corriente de entrada, y la salida v0 no sería afectada por ninguna carga. Estas propiedadespueden resumirse como
A = ", Rentr.= ", Rsal..= 0

Un “amp op” ideal tiene otras propiedades, tales como un ancho de banda infinito, un intervalo de voltajes infinito a la entrada y la salida. Pero la propiedad más importante para simplificar las ideas de diseño es A = ". En la práctica esto no puede lograrse, pero el análisis basado en un modelo con ganancia infinita conduce a un acuerdoexcelente en cuanto a la actuación real en la mayoría de los casos.
El Amplificador Operacional ideal se caracteriza por:






Resistencia de entrada, (Ren), tiende a infinito.
Resistencia de salida, (Ro), tiende a cero.
Ganancia de tensión de lazo abierto, (A), tiende a infinito.
Ancho de banda (BW), tiende a infinito.
Vo = 0, cuando V+ = V-,

Ya que la resistencia de entrada, Ren, esinfinita, la corriente en cada entrada , inversora y no inversora, es cero. Además el hecho de que la ganancia de lazo abierto sea infinita hace que la tensión entre las dos terminales sea cero, como es muestra a continuación:
V+ - V- = Vo
A
V+ - V- = 0
V+ = V-

b) Configuración Básica de un sumador según un Amplificador Operacional

Es probable que el más útil de los circuitos de “amp-op”utilizados en computadoras analógicas sea el circuito amplificador sumador. La figura (3) muestra un circuito sumador de tres entradas, el cual brinda un medio para sumar (añadir) algebraicamente voltajes de tres entradas, cada uno multiplicado por un factor de ganancia constante.

Figura No. 3
c) Amplificador Sumador

Si se utiliza el circuito equivalente virtual, el voltaje de salida puede...