Configuraciones Básicas del Amplificador Operacional

Resumen
Un amplificador operacional es un circuito integrado compuesto por dos entradas y una salida. La señal de salida será el producto de una ganancia por la diferencia entre ambas entradas. Su utilidad se extiende a múltiples ámbitos de la electrónica, encontrándolos en calculadoras, filtros, preamplificadores, buffers de audio y video, etc. Esta primera práctica de laboratorio tuvo comoobjetivo principal familiarizar al estudiante con las configuraciones básicas del amplificador operacional como lo son el amplificador inversor, el seguidor de voltaje y el filtro pasa bajo activo. Con la ayuda del datasheet del amplificador lm741 se pudo realizar el montaje de estos circuitos y así obtener gracias al osciloscopio, las curvas de la salida y entrada de estos amplificadores paraluego realizar los cálculos de ganancia y analizar el comportamiento del opamp con respecto a la frecuencia. Se realizó además, el montaje de una fuente de voltaje DC usando un LM741 y un potenciómetro lo que ayudó a extender la práctica y los conocimientos de los grupos de laboratorio. A continuación se presentan los procedimientos y resultados obtenidos durante el desarrollo de esta práctica.MARCO TEORICO
Como bien sabemos, un Amplificador Operacional (OPAMP), es un circuito electrónico que tiene dos entradas y una salida; donde la salida será la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor o ganancia (A):
Vo = A(V+ − V−)
En los circuitos electrónicos se usan diferentes configuraciones compuestas por amplificadores operacionales y elementos pasivos (resistencias) yelementos activos (fuentes). A continuación estudiaremos algunas de ellas:
Amplificador inversor
Esta configuración incluye un amplificador operacional (opamp) y tres resistencias R1, R2 y R3, las cuales están conectadas de la siguiente manera:
R1 y R2 conectadas en el terminal inversor del opamp (R2 fija la “retroalimentación negativa”). Se observa que R2 también está conectada a la salida delopamp; y que la señal de entrada se aplica a R1. R3 está conectada entre el terminal no inversor del opamp y tierra. También es importante resaltar que para mínimo error de voltaje  de desviación se coloca R3 = R1||R2.
Al hacer el análisis circuital de esta configuración, y sabiendo que estamos trabajando con un opam ideal y que no hay corrientes entrando a este, se puede obtener la ganancia alazo cerrado definida como A=Vo/Vi

Fig. 1: Amplificador Inversor

Con esta última expresión se puede observar que el voltaje de salida depende del voltaje de entrada multiplicado por una ganancia, y el signo menos indica la inversión de fase entre la entrada y la salida.

Seguidor de voltaje (Buffer)
Esta configuración proporciona el mismo valor de la señal de entrada a la salida. Esusado para eliminar efectos de carga o para conectar un dispositivo con gran impedancia a otro que tiene baja impedancia y viceversa.
Entre las características más importantes de esta configuración están su gran impedancia de entrada y el hecho de que su impedancia de salida tiende a cero. La ganancia del seguidor de voltaje es igual a 1 ya que el voltaje de entrada es igual al de salida.Respuesta en frecuencia de amplificadores
Los amplificadores operacionales están compensados internamente por el fabricante, es decir, contienen un pequeño capacitor que impide que el opamp oscile a altas frecuencias. Al disminuir la ganancia conforme aumenta la frecuencia se evitan las oscilaciones
Ancho de banda: La respuesta en frecuencia en los amplificadores establece el rango en el cualtrabajará el sistema sin distorsionar la señal. Este se conoce como ancho de banda (BW,BandWidth) y determina las frecuencias para las cuales se produce el proceso de amplificación. El valor de este parámetro depende de los dispositivos y de la configuración.

La respuesta en frecuencia de un amplificador tiene tres áreas:
• La región de baja frecuencia, descrita por la respuesta de un filtro...