Amplificadores Operacionales

I.INTRODUCCION

Con los amplificadores operacionales se pueden conseguir grandes ganancias de tensión para aplicaciones de baja potencia.

A continuación se presentaran las diferentes características de cada uno de los amplificadores, además de algunas de las utilidades que se les proporciona.

II.AMPLIFICADORES OPERACIONALES

Una de las grandes aplicaciones que se hace de la realimentación, tanto negativa, como Positiva, es en los amplificadores operacionales (AO).

Un amplificador operacional es un ejemplo de un amplificador fabricado con las técnicas de los circuitos integrados. Este tipo de circuitos ofrece a los diseñadores unas excelentes características a un precio reducido.

Con el uso de amplificadores operacionales, se pueden conseguir grandes ganancias de tensión para aplicaciones de baja potencia, con lo que se puede trabajar en un amplio margen de frecuencias. Las aplicaciones que se encuentra este tipo de amplificadores son múltiples; amplificación, filtros, fuentes de alimentación, generadores de señal, comparadores reguladores de tensión, temporizadores etc.

El AO es un elemento que posee una entrada difencial, lo que significa que tiene dos entradas en oposición de fase.

En la fig.1, se muestra el símbolo que se emplea para representar el AO, junto con uno de los encapsulados típicos en C.I.

Si aplicamos una señal de entrada (-) inversora, obtendremos una señal en la salida en oposición de fase respecto a la aplicada a dicha entrada. Al contrario, si aplicamos la señal (+) no inversora, la señal que se obtiene en la salida se mantiene en fase con la de entrada. Por otro lado, si aplicamos una señal entre ambos terminales de entrada, la señal obtenida en la salida es proporcional a la diferencia entre ambas señales.

Un amplificador operacional está compuesto por diferentes etapas, tal y como se muestra en el diagrama de bloques de la fig.2

La primera etapa consta de un amplificador diferencial; elemento esencial para conseguir que la señal de salida dependa de la diferencia de las señales aplicadas a la entrada.

La segunda etapa amplificadora es la que proporciona una alta ganancia. Por último, existe una etapa amplificadora habitualmente en colector común, que proporciona una baja impedancia de salda. En la fig.3, se puede apreciar los circuitos típicos de un AO. [1]

III.CONFIGURACIONES

Los amplificadores operacionales se pueden conectar según dos circuitos amplificadores básicos: las configuraciones inversora y no inversora. Casi todos los demás circuitos con amplificadores operacionales están basados, de alguna forma, en estas dos configuraciones básicas. Además, existen variaciones estrechamente relacionadas de estos dos circuitos, más otro circuito básico que es una combinación de los dos primeros: el amplificador diferencial.

Combinación de los dos primeros: el amplificador diferencial.

IV.SEGUIDOR UNITARIO

El circuito de la fig.4 se denomina seguidor de voltaje; pero también se conoce como seguidor de fuente, amplificador de ganancia unitaria, aislador (búfer) o amplificador de aislamiento. El voltaje de entada, Ei, se aplica directamente a la entrada (+). Ya que el voltaje entre las terminales (+) y (-) del amplificador operacional puede considerarse ();

Observe que el voltaje de salida iguala al voltaje de entrada, tanto en magnitud como en signo. Por tanto, como el nombre del circuito lo indica, el voltaje de salida sigue al voltaje de entrada o de fuente. La ganancia del voltaje es 1 (a la unidad), como se puede ver en fig4.

En qué se emplea el amplificador de voltaje?

Con frecuencia surge la pregunta ¿Por qué preocuparse por usar un amplificador con una ganancia de 1? La respuesta podrá entenderse mejor si se compara al seguidor de voltaje con un amplificador inversor. En este ejemplo, el interés principal no está en la polaridad de la ganancia de voltaje, sin en el efecto de carga en la entrada

El seguidor de voltaje se utiliza debido a que su resistencia de entrada es alta (varios mega ohms), Por lo tanto, extrae una corriente despreciable de la fuente de señal. [2]

V.COMPARADOR

Un comparador analiza una señal de voltaje en una entrada, con el voltaje de referencia presente en la otra entrada. El amplificador de propósito general se ha utilizado como sustituto de los CI diseñados específicamente para aplicaciones de comparación.

Por desgracia, el voltaje de salida del amplificador operacional no cambia con mucha velocidad. Además, su salida se modifica dentro de los límites fijados por los voltajes de saturación +V y – V los cuales están comprendidos en +- 13 Por lo tanto, su salida no puede servir para alimentar dispositivos (Como es el casi del CI de lógica digital TTL) que requieren niveles de voltaje comprendidos entre 0 y +5V.Se han eliminado estas desventajas, utilizando un circuito integrado diseñado específicamente para funcionar como comparador. Un ejemplo de este dispositivo es el comparador 311.

Tanto el amplificador operacional de propósito general, como el comparador, o funcionan adecuadamente si hay ruido en cualquier entrada. Para resolver este problema se mostrará que, agregando un retroalimentación positiva, se resuelve el problema del ruido. Hay que tomar en cuenta que la retroalimentación

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