Amplificador Operacional

Un amplificador operacional (A.O., habitualmente llamado op-amp) es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):

Vout = G·(V₊ − V₋)

El primer amplificador operacional monolítico data de los años 1960, era el Fairchild μA702 (1964), diseñado por Bob Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido por el popular Fairchild μA741(1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología bipolar.

Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc) en calculadoras analógicas. De ahí su nombre.

El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero.

El símbolo de un MONOLITICO es el mostrado en la siguiente figura:

Los terminales son:

• V₊: entrada no inversora
• V_-: entrada inversora
• V_OUT: salida
• V_S+: alimentación positiva
• V_S-: alimentación negativa

Las terminales de alimentación pueden recibir diferentes nombres, por ejemplo en los A.O. basados en FET V_DD y V_SS respectivamente. Para los basados en BJT son V_CC y V_EE.

Normalmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas eléctricos por claridad.

Configuraciones:

• Esta es una aplicación sin la realimentación. Compara entre las dos entradas y saca una salida en función de qué entrada sea mayor. Se puede usar para adaptar niveles lógicos.
• Vout=Vs + V1 >V2 o Vs - V1
• Es aquel circuito que proporciona
  

a la salida la misma tensión que a la

entrada

• Se usa como un buffer, para eliminar efectos de carga o para adaptar impedancias (conectar un dispositivo con gran impedancia a otro con baja impedancia y viceversa)
• Como la tensión en las dos patillas de entradas es igual: V_out = V_in

Z_in = ∞

Inversor

Se denomina inversor ya que la señal de salida es igual a la señal de entrad

a (en forma) pero con la fase invertida 180 grados.

• El análisis de este circuito es el siguiente:
• V₊ = V_- = 0
• Definiendo corrientes (Vin-0/Rin)=(-Vout-/Rf) y de aquí se despejamos
• Vout=(-V in)(Rf/Rin)
  
• Para el resto de circuitos el análisis es similar.
• Z_in = R_in

Por lo cual podemos controlar la impedancia de entrada mediante la elección de R₁

_{Vo=-(R2/R1)(Vin)}

_{Esta configuración es una de las mas importantes, porque gracias a esta configuración, se puede elaborar otras configuraciones, com}

_{o la configuración del derivado, integrador, sumador.}

No inver

sor

Vout=Vin(1+R2/R1)

Sumador inversor

• La salida está invertida
• Para resistencias independientes R₁, R₂,... R_n

Vout=-Rf(V1/R1+V2/R2+....Vn/Rn)

• La expresión se simplifica bastante si se usan resistencias del mismo valor
• Impedancias de entrada: Z_n = R_n

Restador Para resistencias independientes R₁,R₂,R₃,R₄

Vout=V2(R3+R1)(R4)/(R4+R2)(R1)- V1(R3/R1)

• Igual que antes esta expresión puede simplificarse con resistencias iguales
• La impedancia diferencial entre dos entradas es Z_in = R₁ + R₂