Amplificadores Operacionales

AMPLIFICADOR OPERACIONAL
HISTORIA
Bob Widlar diseño el amplificador operacional monolítico realmente funcional en 1965, el uA709 de Fairchild. Este alcanzó gran popularidad pero exhibía algunos problemas, particularmente su tendencia a bloquearse cuando la entrada era sometida a sobre voltaje, y por otra parte su falta de protección contra cortocircuito. También requería compensación defrecuencia externa y tenia un circuito engorroso de ajuste de ofset. Finalmente su voltaje de entrada diferencial estaba limitado a 5 voltios.
Widlar se movió a National Semiconductor en donde habría de diseñar el LM301, un amplificador operacional mejorado con protección de cortocircuito, libre del problema de bloquearse y un rango de voltaje diferencial de entrada de 30 voltios. Widlar no diseñocompensación interna, ya que el prefería la flexibilidad de compensación por parte del usuario. El 301 podía ser compensado usando un solo condensador, pero ya que se disponía de un solo pin sin ser usado, todavía se requería tres componentes para ajuste del offset.
Mientras tanto en Fairchild se estaba desarrollando la respuesta al 301 (el ahora famoso 741). Este tenía las ventajas del 301, pero losingenieros de Fairchild optaron por compensación interna de frecuencia para permitir amplificar el ajuste de offset con un solo trimer externo. Puesto que la mayoría de las aplicaciones no requiere ajuste de offset, el 741 en uso normal no requiere más componentes que la red de realimentación misma. El resto es historia, el 741 se convirtió en el estándar de la industria. En la actualidad existenmuchos amplificadores operacionales del tipo 741, esencialmente similares en diseño y desempeño, pero con características tales como entrada fet, unidades dual o quad, versiones con especificaciones mejoradas, versiones compensadas y no compensadas, etc.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Un amplificador operacional es un amplificador diferencial de muy alta ganancia que posee alta impedancia deentrada y baja impedancia de salida, por lo general el amplificador operacional se utiliza para proporcionar cambios en la amplitud de voltaje (amplitud y polaridad), un amplificador operacional contiene varias etapas de amplificador diferencial para obtener una ganancia de voltaje muy alta.
Para hacerse una idea del funcionamiento de un amplificador operacional observemos en al figura la estructura deun amplificador diferencial.

Entrada de terminal simple
La operación con entrada de terminal simple se obtiene cuando la señal de entrada se conecta solo a una terminal de entrada mientras que la otra se conecta e tierra.

La entrada se aplica en la entrada de signo positivo lo cual da por resultado una salida que tiene la misma polaridad que la de la señal de entrada aplicada.
Una señalde entrada aplicada a la entrada de signo negativo con lo que la salida es de fase opuesta a la señal aplicada

Entrada de terminal doble
Además de la utilización de una sola entrada, es posible aplicar señales en cada entrada lo que representa la operación de terminal doble. La figura muestra la aplicación de una entrada Vd entre los terminales de entrada (recuerde que ninguna entrada seconecta a tierra), lo que da como resultado una salida amplificada en fase con la aplicada entre las entradas de signo positivo y de signo negativo. La figura b muestra la misma acción ocasionada cuando dos señales distintas se aplican a las entradas, donde la señal es diferencial Vi1-Vi2.

Salida de terminal doble
Mientras que la operación presentada hasta ahora tubo una sola salida, es posibleoperar el amplificador operacional con salidas opuestas, como se muestra en la figura a. Una entrada aplicada sobre cualquier entrada dará como resultado salidas provenientes de las dos terminales de salida y estas salidas son de polaridad opuesta. La figura b muestra una entrada de terminal simple con una salida de terminal doble. Como se muestra la señal aplicada sobre la entrada de signo...