Operacionales

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Lecciones

1.

Electrónica II
Sigla:
1 El Amplificador Operacional.
1.1 Definición, 1.2 Modelos
IE0413_Amplificadores Operacionales_IEC.doc
Peter Zeledón Méndez
Fecha 09-01-2009
Víctor Valverde Espinoza
2
Horas Lectivas
2
Versión

IE-0413

2009-1A

EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

1.1. Definición
Unamplificador operacional o amp-op, es un amplificador diferencial que posee una muy alta
ganancia, alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida. Éstos, son utilizados generalmente para
proporcionar cambios en la amplitud y polaridad del voltaje de entrada de dichos dispositivos. Algunas de las
aplicaciones más comunes de los amp-op son en osciladores, filtros y muchos tipos de circuitos deinstrumentación.
En la figura 1.1 se muestra el esquemático de un amp-op básico. Estos elementos se clasifican como
activos debido a que poseen una mayor potencia de salida que la de entrada.

Figura 1.1 Representación esquemática de un amplificador operacional
Es importante mencionar que los voltajes conectados a la entrada inversora (-) o a la no inversora (+)
del amp-op, no necesariamentetienen la polaridad correspondiente al signo indicado en la patilla, este más
bien es utilizado para asignar un nombre a los voltajes que ingresan al dispositivo por cada una de las entradas
de este.
La ecuación 1 muestra la relación matemática que describe el comportamiento del voltaje de salida
Vo con respecto a los voltajes V+ y V- , también conocida como Relación Entrada-Salida (RES). Lavariable A
representa al valor de la ganancia del circuito la cual es dependiente de la frecuencia.

Vo = A(V + − V − )

(1)

Modelos de Amplificador Operacional
Existen diferentes modelos que tratan de aproximar o describir el comportamiento de un amplificador
operacional. En el marco de lo que se va a tratar, los modelos más importantes son:
• Modelo Ideal
• Modelo Resistivo
• Modelo enFrecuencia
A continuación se presentan cada uno de los modelos mencionados anteriormente, de los cuales se
estudiarán las características más importantes y sus diferencias.

1

Modelo Ideal
Este modelo simple permite desarrollar y analizar circuitos rápidamente, además permite conocer
preliminarmente su comportamiento. Es importante mencionar que dicho modelo conlleva ciertaslimitaciones
propias, producto de las consideraciones que se toman al plantearlo, un ejemplo de ello es el limitado rango
de frecuencias de operación.
Existen tres condiciones ideales básicas que definen el modelo en cuestión:
•

Impedancia de entrada infinita.

Zi = ∞ .

•

No existe impedancia de salida.

Zo = 0 .

•

Ganancia infinita.

A= ∞ .

Esta idealización debe usarse conprecaución pues lleva a la conclusión de que V+=V-. La figura 1.2
muestra esquemáticamente al modelo ideal.

Figura 1.2. Modelo ideal

Modelo Mejorado Resistivo
Este modelo es una mejora realizada al modelo ideal. En este, la impedancia de entrada se toma muy
alta (típicamente superior a 105Ω), la impedancia de salida se considera muy baja (típicamente inferior a los
100 Ω) y la ganancia muyalta (típicamente superior a 10 5). La figura 1.3 muestra gráficamente el modelo
resistivo. Los voltajes Vcc indicados, son los voltajes de polarización para el amp-op.

Figura 1.3. Modelo Resistivo
El voltaje de salida Vo se ve limitado por los voltajes de alimentación (o polarización) V cc , de tal
forma la curva que muestra la relación del voltaje de salida con respecto al de entrada semuestra en la figura
1.4. En caso de que el voltaje de salida tendiera a un valor mayor que el de polarización, la señal final se
vería cortada en el valor correspondiente a Vcc máximo.
2

Vo
Vcc+

Vd
Vcc-

Figura 1.4. Vo en función de Vd para un Amp-op en baja frecuencia
Para la curva de la figura anterior se define el valor del voltaje Vd el cual, se refiere al voltaje
diferencial de...