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Amplificador operacional
Un amplificador operacional (comúnmente abreviado A.O., op-amp u OPAM),
es un circuito electrónico (CI), que tiene dos entradas y una salida. La salida es la
diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):
Vout = G·(V+ − V−) el más conocido y comúnmente aplicado es el UA741 o LM741.
El primer amplificador operacional monolítico μA702 fuediseñado por Fairchild en
1964, luego por Bob Widlar fue creado el A.O μA709 en 1965. Más tarde sería
sustituido por el popular Fairchild μA741 en 1968, de David Fullagar, y fabricado
por numerosas empresas, basado en tecnología bipolar.
Originalmente
los
A.O.
se
empleaban
para operaciones
matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc.) en
calculadorasanalógicas. De ahí su nombre.
El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita,
un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de
respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también
se dice que las corrientes de entrada son cero.
Notación
El símbolo de un amplificador es el siguiente:

Los terminales son:

V+: entrada no inversora



V-: entrada inversora



VOUT: salida



VS+: alimentación positiva



VS-: alimentación negativa

Los terminales de alimentación pueden recibir diferentes nombres, por ejemplos
en los A.O. basados en FET VDD y VSS respectivamente. Para los basados
en BJT son VCC y VEE.

Normalmente los pines de alimentación son omitidos en losdiagramas eléctricos
por claridad.
Tabla de Características Ideales y Reales
Parámetro Valor ideal Valor real
Zi

∞

10 TΩ

Zo

0

100 Ω

Bw

∞

1 MHz

Av

∞

100.000

Ac

0

Nota: Los valores reales dependen del modelo, estos valores son genéricos y son
una referencia.
Comportamiento en corriente continua (DC)
Lazo abierto
Si no existe realimentación la salida del A.O. será la resta de sus dos entradas
multiplicada por un factor. Este factor suele ser del orden de 100.000(que se
considerará infinito en cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la
diferencia entre las dos tensiones es de 1V la salida debería ser 100.000 V.
Debido a la limitación que supone no poder entregar más tensión de la que hay en
la alimentación, el A. O. estará saturado sise da este caso. Esto será
aprovechado para su uso en comparadores, como se verá más adelante. Si la
tensión más alta es la aplicada a la patilla + la salida será VS+, mientras que si la
tensión más alta es la del pin - la salida será la alimentación VS-.
Lazo cerrado o realimentado
Se conoce como lazo cerrado a la realimentación en un circuito. Aquí aparece una
realimentación negativa. Paraconocer el funcionamiento de esta configuración se
parte de las tensiones en las dos entradas exactamente iguales, se supone que la
tensión en la pata + sube y, por tanto, la tensión en la salida también se eleva.
Como existe la realimentación entre la salida y la pata -, la tensión en esta pata
también se eleva, por tanto la diferencia entre las dos entradas se reduce,
disminuyéndosetambién la salida. Este proceso pronto se estabiliza, y se tiene
que la salida es la necesaria para mantener las dos entradas, idealmente, con el
mismo valor.

Siempre que hay realimentación negativa se aplican estas dos aproximaciones
para analizar el circuito:


V+ = V- (lo que se conoce como principio del cortocircuito virtual).



I+ = I - = 0

Cuando se realimenta negativamente unamplificador operacional, al igual que con
cualquier circuito amplificador, se mejoran algunas características del mismo como
una mayorimpedancia en la entrada y una menor impedancia en la salida. La
mayor impedancia de entrada da lugar a que la corriente de entrada sea muy
pequeña y se reducen así los efectos de las perturbaciones en la señal de
entrada. La menor impedancia de salida...