Amplificadores operacionales

Amplificadores operacionales _Rev2011

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AMPLIFICADORES OPERACIONALES
Realizado por : Ing. Pablo Morcelle del Valle

1. Introducción
El circuito electrónico conocido como amplificador operacional (AmpOp) ha cobrado una importancia cada vez mayor. Sin embargo, un análisis detallado de este circuito requiere una comprensión de dispositivos electrónicos tales como los transistores. Se veráa lo largo del presente capítulo que no resulta completamente necesario entender la operación de los componentes electrónicos que gobiernan su comportamiento. Son varias las razones para ello. En primer lugar, resulta perfectamente posible apreciar el modo en que puede usarse un AmpOp como bloque componente de otros circuitos más complejos centrándose simplemente en el comportamiento que presentaen sus terminales. En segundo lugar, el modelo de circuito del AmpOp requiere el uso de una fuente dependiente; de esta forma, el lector tendrá la posibilidad de utilizar este tipo de fuente en un circuito práctico, en lugar de como un componente de circuito abstracto. En tercer lugar, puede combinarse el AmpOp con resistencias y capacitores para realizar operaciones matemáticas. La Figura 1muestra el circuito real completo de un amplificador operacional comercial. El mismo está conformado por una considerable cantidad de componentes: 22 transistores, 11 resistores, 1 diodo y 1 capacitor; es decir, 35 elementos de circuito confinados a una superficie de menos de 1 mm2 (circuito integrado).

Figura 1 - Circuito real completo de un amplificador operacional (Fuente: hojas de datos delAmpOp µA741 de Texas Instruments)

Ing. Pablo Morcelle del Valle Prof. Adj. de Electrotecnia y Electrónica Departamento de Electrotecnia Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata

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Una discusión completa de lo que hay dentro de un AmpOp está más allá del objetivo de este capítulo. Resultará suficiente tratar al AmpOp como un bloqueconstitutivo de circuito (“caja negra”) y estudiar simplemente lo que ocurre en sus terminales. Un AmpOp se diseña de modo que efectúe algunas operaciones matemáticas cuando se le conectan componentes externos, como resistencias y capacitores. Por lo tanto, no interesa la estructura interna del amplificador ni las corrientes y tensiones que existen dentro de esta estructura. Lo que hay que tener enmente es que el comportamiento interno del amplificador es el responsable de las restricciones de tensión y de corriente impuestas en los terminales. El término amplificador operacional fue introducido en 1947 por John Ragazzini y sus colegas en su trabajo sobre computadoras analógicas, realizado para el Consejo de Investigación de la Defensa Nacional de los Estados Unidos durante la Segunda GuerraMundial. Los primeros amplificadores operacionales utilizaron tubos de vacío (“válvulas”), en vez de transistores. El AmpOp es fundamental en los circuitos por su flexibilidad. Es una unidad electrónica que se comporta como una fuente de tensión controlada por tensión. También puede emplearse para fabricar una fuente de corriente controlada por tensión o por corriente. Un AmpOp puede sumar señales,amplificar o cambiar el signo de una señal, integrarla o diferenciarla. La capacidad del amplificador operacional para efectuar estas operaciones matemáticas constituye la razón por la que se lo llama de esta manera. Es la razón también del extenso uso de los amplificadores operacionales en el diseño analógico. Estos elementos son comunes en el diseño de circuitos prácticos debido a que sonflexibles, económicos, fáciles de usar y es divertido trabajar con ellos. Los amplificadores operacionales se consiguen comercialmente en paquetes de circuitos integrados en varias formas. La Figura 2 presenta un encapsulado típico de AmpOp en línea doble de 8 terminales (o DlP, por sus siglas en inglés de dual in-line package).

Detalle del encapsulado

Comparación de tamaño

Figura 2 - AmpOp...