Telematica

El amplificador operacional.
Su nombre se debe a que empezaron a emplearse en áreas de computación e instrumentación. Los primeros amplificadores operacionales estaban fabricados con componentes discretos (válvulas, después transistores y resistencias) y su costo era desorbitado. A mediados de la década de los 60 comenzó la producción de operacionales integrados. Pese a que sus característicaseran pobres (comparándolos con los de hoy en día), y su costo relativamente elevado, este hecho supuso el comienzo de una nueva era en el diseño electrónico. Los diseñadores comenzaron a incorporar operacionales en sus circuitos. La demanda de nuevos y mejores dispositivos fue atendida por los fabricantes de componentes electrónicos, y en unos pocos años se estableció una amplia gama deoperacionales de alta calidad y bajo costo.
Una de los factores que más ha contribuido al éxito de los amplificadores operacionales es su versatilidad. Se trata de un circuito de propósito general que puede emplearse en multitud de aplicaciones. Por si fuera poco, los modelos necesarios para analizar su comportamiento son muy sencillos, y en la gran mayoría de los casos, puede asumirse un comportamientoideal.
Será precisamente este comportamiento ideal el primer punto que se tratará en el siguiente apartado. Posteriormente se explicarán los diversos modos de operación, para finalizar el tema con unos sencillos circuitos de aplicación.
1 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEAL
Tal y como acabamos de exponer, el componente electrónico conocido como amplificador operacional es realmente un circuitocomplejo formado por muchos transistores y otros componentes en un solo circuito integrado. El esquema funcional de un amplificador operacional puede verse en la Figura 1.

Figura 1: Esquema funcional del amplificador operacional
El amplificador operacional tiene dos entradas. En la primera etapa se amplifica levemente la diferencia de las mismas. Esto se suele expresar también diciendo que seamplifica el modo diferencial de las señales, mientras que el modo común se rechaza. Posteriormente se pasa a segunda etapa de ganancia intermedia, en la que se amplifica nuevamente el modo diferencial filtrado por la primera. La ganancia total es muy elevada, típicamente del orden de 105. Finalmente, en la última etapa no se amplifica la tensión, sino que se posibilita el suministrar fuertesintensidades.
Para que este dispositivo pueda funcionar es obvio que necesitará una fuente de alimentación que polarice sus transistores internos. Habitualmente se emplean dos fuentes de alimentación, una positiva y otra negativa. De este modo se permite que la salida sea de uno u otro signo. Evidentemente, la tensión de salida nunca podrá superar los límites que marquen las alimentaciones. Noolvidemos que el operacional está formado por componentes no generadores.
Una vez realizada esta presentación, hay que aclarar que en la mayoría de los casos, es posible conocer el comportamiento de un circuito en el que se inserta un operacional sin tener en cuenta su estructura interna. Para ello vamos a definir, como siempre, un componente ideal que nos permita una primera aproximación. Y tambiéncomo es habitual, los cálculos rigurosos necesitarán de modelos más complejos, para los que sí es necesario estudiarlo más profundamente.
El símbolo del amplificador operacional es el que se muestra en la Figura 2, junto con el equivalente circuital ideal.

Figura 2: Representación del amplificador operacional ideal
El operacional tiene cinco terminales:
* Entrada no inversora (V+)
*Entrada inversora (V-)
* Alimentación positiva (ECC)
* Alimentación negativa (-ECC)
* Salida (VOUT)
A la hora de resolver circuitos se suelen omitir las alimentaciones, ya que como se verá, no afectan al funcionamiento. La representación circuital está formada por una resistencia de entrada, que une los dos terminales, y un generador de tensión de salida. La tensión de salida es...