Universidad de Los AndesNúcleo Universitario Rafael Rangel

Departamento de Física y MatemáticaTrujillo, estado Trujillo

Amplificadores Operacionales

Bachilleres:Ana Cegarra

Mariclet FernándezMiguel Orden

Prof.: Jesús BriceñoElectrónica

La Villa, 17 de Octubre de 2011

Amplificadores OperacionalesIntroducción al tema

El amplificador operacional es una unidad electrónica que se comporta como una fuente de tensión controlada por tensión.

Puede servir asimismo para producir una fuente de corriente controlada por tensión o por corriente. Un amplificador operacional puede sumar señales, amplificar una señal, integrarla o diferenciarla. Su capacidad para ejecutar esas operaciones matemáticas es la razón de que se llame amplificador operacional. Lo es también por su extendido uso en el diseño analógico. Los amplificadores operacionales son muy comunes en diseños prácticos de circuitos a causa de su versatilidad, bajo costo, facilidad de uso y grato manejo.

Amplificadores OperacionalesIntroducción al tema

Un amplificador operacional también puede considerarse un amplificador de tensión de muy alta ganancia.

El término amplificador operacional se debe a John Ragazzini y sus colegas, quienes lo acuñaron en 1947 en un estudio sobre computadoras analógicas para el National Defense Research Council de Estados Unidos después de la Segunda Guerra Mundial. Los primeros amplificadores operacionales contenían tubos al vacío en vez de transistores.

Amplificadores OperacionalesDefinición

Un amplificador operacional se diseña para ejecutar algunas operaciones matemáticas cuando componentes externos, como resistories y capacitores, están conectados a sus terminales. Así, un amplificador operacional es un elemento de circuitos activo diseñado para realizar operaciones matemáticas de suma, resta, multiplicación, división, diferenciación e integración.

El amplificador operacional es un dispositivo electrónico que consta de un complejo sistema de resistores, transistores, capacitores y diodos.

Amplificadores OperacionalesDefinición

Los amplificadores operacionales se venden en paquetes de circuitos integrados de diversas presentaciones.

Amplificadores OperacionalesDefinición

Uno habitual es el empaque en línea doble (dual in line package, DIP por sus siglas en inglés) de ocho terminales que se muestra en la siguiente figura

Amplificadores OperacionalesDefinición

La terminal 8 no se usa, y las terminales 1 y 5 son de escaso interés para el desarrollo de nuestro tema. En realidad, las cinco terminales importantes son:•La entrada inversora, terminal 2.•La entrada no inversora, terminal 3.•La salida, terminal 6.•El suministro de potencia V+, terminal 7.•El suministro de potencia negativo V-, terminal 4.

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El símbolo de circuitos del amplificador operacional es el triángulo de la siguiente figura.

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Se puede notar que en ella, el amplificador operacional tiene dos entradas y una salida. Las entradas se han marcado con los signos menos (-) y más (+) para especificar las entradas inversora y no inversora, respectivamente. Una entrada aplicada a la terminal no inversora aparecerá con la misma polaridad en la salida, mientras que una entrada aplicada a la terminal inversora aparecerá invertida en la salida.

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Como elemento activo, es necesario un suministro de tensión al amplificador operacional, como se muestra del modo común en la figura adjunta.

Amplificadores OperacionalesDefinición

Aunque, para mayor simplicidad, en diagramas del circuito del amplificador operacional suelen ignorarse las fuentes de suministro, las corrientes de éstas no deben pasarse por alto. Por efecto de la LCK,

Amplificadores OperacionalesDefinición

El modelo de circuito equivalente de un amplificador operacional se presenta a continuación:

Amplificadores OperacionalesDefinición

La sección de salida consta de una fuente controlada por tensión en serie con la resistencia de salida Ro. En la figura es evidente que la resistencia de entrada Ri es la resistencia equivalente de Thevenin vista en las terminales de entrada, mientras que la resistencia de salida Ro es la resistencia equivalente de Thevenini vista en la salida. La tensión de entrada diferencial vd está dada por

Amplificadores OperacionalesDefinición

Donde v1 es la tensión entre la terminal inversora y tierra y v2 la tensión entre la terminal no inversora y tierra. El amplificador operacional percibe la diferencia entre esas dos entradas, la multiplica por la ganancia A y provoca que la tensión resultante aparezca en la salida. Así, la salida vo está dada por

A se llama ganancia en tensión de lazo abierto, porque es la ganancia del amplificador operacional sin retroalimentación externa de la salida a la entrada.