Motores

AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Podemos definir de manera informal a un amplificador operacional como un circuito electrónico, generalmente se obtiene en forma de circuito integrado o chip, que consta de dos entradas (v+ y v-) y una sola salida (volt). Esta salida es la diferencia entre las dos entradas, multiplicada por un factor de potencia, que a lo largo de estas paginas llamaremos g. por lo tanto:volt = g x (v+ - v-)
La figura 1 nos muestra el símbolo generalmente utilizado para representar estos dispositivos, donde se ven las entradas y la salida, además de las dos conexiones para la alimentación (vs+ y vs-). Estas tenciones en general son de entre 5 y 15 voltios, con signos opuestos.
En los esquemas electrónicos se presenta al amplificador operacional como una caja negra concaracterísticas ideales, lo que simplifica mucho su interpretación. Sin embargo, es importante entender la forma en que funciona, de esta forma se podrá entender mejor las limitaciones que presenta.
Los diseños varían entre cada fabricante y cada producto, pero todos los amplificadores operacionales tienen básicamente la misma estructura interna, que consiste en tres etapas:

1) amplificador diferencial: esla etapa de entrada que proporciona una baja amplificación del ruido y gran impedancia de entrada. Suelen tener una salida diferencial.
2) amplificador de tensión: proporciona una ganancia de tensión.
3) amplificador de salida: proporciona la capacidad de suministrar la corriente necesaria, tiene una baja impedancia de salida y, usualmente, protección frente a cortocircuitos.
El primer caso aanalizar es la configuración a lazo abierto (sin realimentación) en corriente continua. En estas condiciones, la salida del amplificador operacional será la resta de sus dos entradas, multiplicadas por el factor g, tal como se explico antes. Con ganancias superiores a 100.000, es muy fácil, aun con variaciones muy pequeñas de tensión en sus entradas, que la tensión de salida supere la tensión dealimentación. En ese caso, se dice que el amplificador operacional esta saturado. Si la tensión mas alta es la aplicada a la entrada v+, la salida (volt) será igual a vs+. Si la entrada v- es la mas alta, la salida toma el valor de vs-.
El segundo caso es un lazo cerrado en corriente continua. Supondremos una realimentación negativa, mediante una conexión entre la salida y la entrada v- . Para analizaresta situación, supondremos que inicialmente ambas entradas están sometidas a la misma tensión. Si la tensión aplicada a la entrada v+ comienza a subir, la tensión en la salida también subirá, ya que como vimos antes, es función de la diferencia de las tensiones en las entradas. Como existe la realimentación entre la salida y v-, la tensión en esta entrada también subirá, con lo que la diferenciaentre v+ y v- se reduce, disminuyendo también la tensión de salida. Este proceso se estabiliza rápidamente, 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-
i+ = i- = 0
En principio, lo visto respecto del comportamiento delamplificador operacional en c/c puede aplicarse a corriente alterna (c/a), pero debemos tener en cuenta que a partir de ciertas frecuencias aparecen limitaciones.
Debido a que al amplificador operacional típico también se le conoce como amplificador realimentado en tensión (va) hay una importante limitación respecto a la frecuencia: el producto de la ganancia en tensión por el ancho de banda esconstante.
Como la ganancia en lazo abierto es del orden de 100.000 un amplificador con esta configuración sólo tendría un ancho de banda de unos pocos hercios. Al realimentar negativamente se baja la ganancia a valores del orden de 10 a cambio de tener un ancho de banda aceptable. Existen modelos de diferentes amplificadores operacionales para trabajar en frecuencias superiores, en estos amplificadores...