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Amplificadores Operacionales

Un amplificador operacional, o amp-op, es un amplificador diferencial de muy alta ganancia con alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida. Los usos típicos del amplificador operacional son proporcionar cambios en la amplitud del voltaje (amplitud y polaridad), en osciladores, en circuitos de filtrado y en muchos tipos de circuitosde instrumentación. Un amplificador operacional contiene varias etapas de amplificadores diferenciales para alcanzar una muy alta ganancia de voltaje.

Entrada Sencilla
La operación de entrada sencilla se obtiene cuando la señal de entrada se conecta a una entrada con la otra entrada conectada a tierra.

Entrada doble
Además de utilizar sólo una entrada, es posible aplicar señales en cadaentrada, lo que constituye una operación de doble entrada. La figura 10.3a muestra una entrada, Vd, aplicada entre las dos terminales de entrada (recuerde que ninguna entrada está conectada a tierra), con la salida amplificada resultante en fase con la de la señal aplicada entre las entradas positiva y negativa. La figura 10.3b muestra que se obtiene la misma acción cuando se aplican dos señalesdistintas
a las entradas; la diferencia de señal es Vi1_Vi2.


Salida Doble
Si bien la operación analizada hasta ahora tiene una sola salida, el amplificador operacional también puede ser operado con salidas opuestas, como se muestra en la figura 10.4. Una entrada aplicada a cualquier entrada producirá dos salidas por ambas terminales de salida; estas salidas siempre son de polaridad opuesta.La figura 10.5 muestra una entrada sencilla con una salida doble.




Configuraciones

Circuitos de los amplificadores diferenciales BiFET, BiMOS y CMOS

Considerando que la sección anterior proporcionó una introducción al amplificador diferencial que utiliza dispositivos bipolares, unidades comerciales también utilizan transistores JFET y MOSFET para construir este tipo de circuitos.Una unidad de circuito integrado que contiene un amplificador diferencial construido utilizando tanto transistores bipolares (Bi) como transistores de efecto de campo de unión (FET) se conoce como un circuito BiFET. Una unidad de circuito integrado hecha de transistores tanto bipolares (Bi) como con transistores MOSFET (MOS) se conoce como circuito BiMOS. Por último, un circuito construido contransistores MOSFET de tipo opuesto es un circuito CMOS.
El CMOS es una forma de circuitos de gran uso en circuitos digitales y utiliza transistores
MOSFET tipo enriquecimiento tanto de canal n como de canal p (vea la figura 10.23). Este circuito MOSFET complementario, o CMOS, utiliza estos transistores de tipo opuesto (o complementarios). La entrada Vi se aplica a ambas compuertas con la salidatomada de los drenajes conectados. Antes de abordar la operación del circuito CMOS, repasemos la operación de transistores MOSFET tipo enriquecimiento.

Operación de encendido/apagado de un transistor nMOS
La característica de drenaje de un MOSFET tipo enriquecimiento de canal n o transistor nMOS, se muestra en la figura 10.24a. Con 0 V aplicados de la compuerta a la fuente, no hay corriente dedrenaje. No es sino hasta que VGS se eleva más allá del nivel de umbral del dispositivo VT que resulta alguna corriente. Con una entrada de, por ejemplo, _5 V, el dispositivo nMOS está totalmente encendido al haber corriente ID. En suma:
Una entrada de 0 V deja al nMOS “apagado”, en tanto que una entrada de _5 V lo enciende.

Operación de encendido/apagado de un transistor pMOS
En la figura10.24b se muestra la característica del drenaje para un transistor MOSFET de canal p o pMOS. Cuando se aplican 0 V, el dispositivo se “apaga” (no hay corriente de drenaje), pero con una entrada de _5 V (mayor que el voltaje de umbral), el dispositivo se “enciende” al haber
corriente de drenaje. En suma:
Con VGS _ 0 V el pMOS se “apaga”; con VGS__5 V se enciende.
Consideremos a continuación cómo...