Amplificadores Op

Conferencia # 4: El Amplificador Operacional
Sumario
1. Propiedades fundamentales del amplificador operacional
2. Diferentes configuraciones del amplificador operacional
Bibliografía
Hayt and Kemmerly, “ECA”. Epig. 2.8
Objetivos
1. Describir al amplificador operacional.
2. Deducir el circuito equivalente del A.Op a partir de sus propiedades.
3. Explicar algunas de las configuracionesdel amplificador operacional.
Introducción
Rememorar conferencia anterior: Concepto de circuitos lineales. Divisores de voltajes y corrientes en circuitos serie y paralelo respectivamente. Procedimiento de transformaciones recíprocas de fuentes reales de voltaje y corriente. Conexiones de resistores en  y Y.
Preguntas
1. Enuncie el concepto de circuitos lineales
2. Explique cómo se transformauna fuente real de voltaje en una fuente real de corriente.
3. Explique las características de los resistores conectados en delta y en estrella.
Desarrollo
1. Propiedades fundamentales del amplificador operacional
El término Amplificador Operacional (AOp) se refiere a un amplificador que realiza operaciones matemáticas. Históricamente, los primeros amplificadores operacionales se utilizaronen computadoras analógicas, en las que realizaban sumas, restas, multiplicaciones, etc.
El primer amplificador operacional fue construido en los años 40 (durante la Segunda Guerra Mundial), usando válvulas al vacío para resolver eléctricamente operaciones matemáticas de suma, resta, multiplicación, división, diferenciación e integración, así como la solución eléctrica de ecuaciones diferencialesen computadoras analógicas sencillas. El primer AOp producido en masa lo introdujo George A. Philbrick en 1948, el K2-W como el mostrado en la figura 1, su costo era en los años cincuenta de $22 USD.

Figura 1: El Primer Amplificador Operacional “real”, el K2-W.
Estos AOp, formando parte de circuitos electrónicos, permitían la simulación de sistemas físicos y se usaron ampliamente, para lainvestigación y desarrollo de dichos sistemas.
El primer amplificador operacional monolítico data de los años 1960, era 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 entecnología bipolar.
Actualmente, los amplificadores operacionales son circuitos integrados que contienen transistores, diodos, resistencias y capacitores, fabricados sobre una pequeña pastilla de silicio. Las operaciones matemáticas señaladas anteriormente, se logran adicionando externamente elementos (resistores, capacitores, etc.).
Con la posibilidad de producción en masa que las técnicas defabricación de circuitos integrados proporcionan, los amplificadores operacionales integrados estuvieron disponibles en grandes cantidades, lo que, a su vez contribuyó a rebajar su coste. Hoy en día, el precio de un amplificador operacional integrado de propósito general, con una ganancia de 100 dB, una tensión offset de entrada de 1 mV, una corriente de entrada de 100 nA y un ancho de banda de 1MHz. es inferior a 1 euro.
El amplificador, que era un sistema formado antiguamente por muchos componentes discretos, ha evolucionado para convertirse en un componente discreto él mismo, una realidad que ha cambiado por completo el panorama del diseño de circuitos lineales.
El AOp es un amplificador diferencial (amplifica la diferencia entre dos señales) de elevada ganancia, con dos entradas,una inversora y la otra no inversora y una salida.
Uno de los símbolos más usado para representar el AOp, es el que se presenta en la figura 2a:

Figura 2: Representación del Amplificador Operacional.
El AOp se alimenta de una fuente de CD, la cual le entrega dos voltajes referidos a tierra, uno de +V y otro de –V (generalmente los valores de los voltajes de alimentación son de +15 V y -15...