Amplificadores operacionales

AMPLIFICADORES OPERACIONALES


RESUMEN: El amplificador operacionales es uno de los más utilizados a la hora de hablar de electrónica, tanto como análoga y digital, debido a su amplia versatilidad, e infinidad de aplicaciones, es por ello importante en el estudio de la electrónica conocer cómo opera un amplificador operacional, cuando está sometido a niveles de tensión y conocer algunasde las aplicaciones mas relevantes como integrador, diferenciador, inversor, y no inversor.

PALABRAS CLAVE:

Amplificador operacional, ganancia, invertir, impedancia, integrar, diferenciar.

OBJETIVOS
Conocer el concepto de amplificador operacional
Implementar y diseñas algunas aplicaciones de los amplificadores operacionales.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL.
El amplificador operacional( amp-op ) es un circuito, generalmente IC que está conformado de transistores, el cual posee cinco terminales tal como se puede observar en la figura uno, la terminal denotada con el signo “-” corresponde a la entrada inversora, y la terminal con el signo “+” es la entrada no inversora, VCC, y VEE, corresponden a la alimentación del amplificador operacional, y la terminal Vout es la salida deeste.
El amp-op posee unas características ideales las cuales son:
Ganancia infinita
Resistencia de entrada infinita
Corriente de entrada infinita
Resistencia de salida igual a cero
La ganancia es independiente de la frecuencia.

Fig.1. Amplificador operacional ideal.
Teniendo en cuenta este comportamiento de forma ideal se puede simplificar el análisis del circuito de un amplificadoroperacional, con el fin de determinar sus condiciones y operaciones en términos matemáticos.
Por consiguiente es necesario algunas de las aplicaciones más sencillas de dichos amplificadores.
Parámetros De Diseño
Los parámetros que vamos a utilizar para la realización de todos nuestras aplicaciones con amplificadores operacionales corresponde al UA741,el voltaje de entrada es una ondacuadrada que tiene una frecuencia de 500 Hz y varia de 2 voltios a -2 voltios, los voltajes de alimentación es de 12 voltios para VCC y -12 para VEE.

AMPLIFICADOR NO INVERSOR
Esta configuración del amplificador realiza las operaciones de amplificar una señal, haciendo que el voltaje de entrada sea el mismo a la salida, a excepción de la amplitud, la ganancia de esta configuración se puede controlarcon los valores de Rf y R1, a esta ganancia se le denomina ganancia de lazo cerrado y está representado por Af.
El circuito general de una amplificador no inversor se representa en la figura 2.

Fig.2. Amplificador no inversor
El voltaje de salida del amplificador no inversor esta dado por la ecuación 1.
Vout= (1┤+ ├ Rf/R1)vs Ecuación (1)
Donde Vs es el voltaje de entrada
Debidoa que el voltaje de salida en forma general está dado por una ganancia multiplicado por el voltaje de entrada se puede deducir que la ganancia de lazo cerrado esta denotada por:
Af=(1┤+ ├ Rf/R1) Ecuación (2)
Por consiguiente si deseamos generar una ganancia de 13, se puede asumir un valor de resistencia cualquiera, y el otro valor despejarlo para poder hallarlo, por ejemplo quiero poner R1de 1kΩ debido a que es una de las más comunes, así pues que se procede a despejar Rf para obtener la ganancia deseada.
Despejando la ecuación 2
Rf=(Af-1)R1
Rf=(13-1)1kΩ = 12 kΩ
La simulación de este circuito se realizo en el simulador ISIS PROTEUS, teniendo en cuenta los parámetros de diseño establecidos en el numeral 2.1, por consiguiente el diagrama esquemático de nuestro montaje quedaríacomo se puede observar en la figura 3.

Fig.3. Circuito esquemático del amplificador no inversor
A la salida de este circuito se puede observar como la entrada que corresponde al tren de pulsos de color rojo, es amplificada tal como se en el tren de pulsos de color azul.

Figura.4. Respuesta del circuito no inversor
AMPLIFICADOR INVERSOR
Este circuito obtiene a la salida el inverso...