AMPLIFICADORES OPERACIONALES

Realizado por: Antonio Miguel Jordán Gamito

Amplificadores operacionales

• Los amplificadores operacionales, introducidos oficialmente al mercado a mediados de la década de 1960, son dispositivos de estado solido extremadamente versátiles y fáciles de usar.

• Hay una gran variedad de circuitos electrónicos, tanto análogos como digitales.

Que es un amplificador operacional

• Un amplificador operacional es, básicamente un amplificador de voltaje de muy alta ganancia, que utiliza técnicas de realimentación para controlar sus características de desempeño tales como ganancia, impedancia de entrada, respuesta de frecuencia entre otras.

• El dispositivo posee dos líneas de entrada (+,-), una línea de salida, dos líneas de alimentación (+V,-V) y amplifica la diferencia entre los voltajes de entrada.

• siendo Vo el voltaje de salida, Ao la ganancia de voltaje del dispositivo, V2 el voltaje aplicado a la entrada positiva (+) o no inversora y V1 el voltaje aplicado a la entrada negativa (-) o inversora.

Amplificadores operacionales

• Una de las habilidades de un amplificador operacional es de ser capaz de amplificar, controlar o generar todo tipo de formas de onda, sinusoidales y no sinusoidales, sobre una amplio rango de frecuencias, desde 0Hz hasta varios mega hertzios.

Usos

• Pueden efectuar todo tipo de operaciones matemáticas con cantidades representadas por señales, incluyendo la suma, resta, multiplicación, división, integración y la diferenciación.

• Son muy útiles en sistemas de control, sistemas de regulación, procesamiento de señales, instrumentación, computación análoga, entre otras.

Estructura interna

Los amplificadores operacionales suelen estar formados por las siguientes etapas:

1. Un etapa amplificadora de entrada diferencial y salida diferencial.

2. Una segunda etapa de entrada diferencial y salida asimétrica.

3. Una etapa intermedia.4. Una etapa de salida.

Etapa amplificadora de entrada diferencial y salida diferencial:

• Define las características de entrada del AO. Suele ser un AD (Amplificador diferencial) basado:

1. En transistores bipolares simples o en montaje Darlington para disminuir las corrientes de entrada.

2. Transistores FET que aumentan la impedancia de entrada.

Etapa de entrada diferencial y salida asimétrica

• Aumenta la ganancia diferencial y adapta los niveles de continua para acoplar la salida a la siguiente etapa.

Etapa intermedia

• Provee ganancia de potencia y adapta los niveles de continua.

• Además, limita el ancho de banda total del amplificador en ciclo abierto que garantiza su estabilidad. Suele consistir en un amplificador en emisor común.

Etapa de salida

• Suele ser un amplificador de corriente que disminuye la impedancia de salida para poder alimentar cargas relativamente bajas con protección contra sobre-corriente.

Configuraciones “Amplificadores Operacionales”• Comparador• Seguidor• No inversor• Sumador inversor• Restador Inversor• Integrador ideal• Derivador ideal

Características generales• El circuito eléctrico equivalente de un

amplificador operacional.

• en este modelo, Vin representa el voltaje diferencial (V2-V1) aplicado a las entradas; Rin la impedancia de entrada, Ao la ganancia de voltaje, Ro la impedancia de salida y Vo=Ao*Vin el voltaje de salida resultante.

Idealmente, un amplificador operacional posee las siguientes

propiedades:1. La ganancia de voltaje es infinita (Ao=∞).2. La impedancia de entrada es infinita

(Rin=∞).3. La impedancia de salida es cero (Ro=0).4. El ancho de banda es infinito (BW=∞).5. El voltaje de salida (Vo) es cero cuando el

voltaje diferencial de entrada (V2-V1) es cero.