Amplificadores Operacionales.

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 amplificadores operacionales poseen dos tipos de entradas: la entrada sencilla y la entrada doble, así también estos poseen una salida doble, a continuación se explicara cada una de ellas.

ENTRADA SENCILLA 

La operación de entrada sencilla se obtiene cuando, la señal de entrada se conecta a una entrada con a otra entrada conectada a tierra. En las figuras, 10a podemos observar que cuando la entrada se aplica a la entrada positiva estando la entrada negativa conectada a tierra, producen una salida de la misma polaridad de la señal de entrada aplicada, mientras que en la figura 10b, se muestra una señal de entrada aplicada a la entrada negativa, que por lo tanto produce una fase de salida opuesta a la señal aplicada.

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ENTRADA DOBLE (diferencial)

Además de utilizar solo una entrada, es posible aplicar señales en cada entrada, lo que constituye una operación de doble entrada. La figura 10.3a muestra una entrada, V d, aplicada entre las terminales de entrada (recordando que nada está conectado 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 señales distintas a las entradas; la diferencia de seña es V i1 – V i2.

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SALIDA DOBLE

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. Como se muestra, la señal aplicada a la entrada positiva produce dos salidas amplificadas de polaridad opuesta.

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La figura 10.6 muestra la misma operación con una salida sencilla medida entre las terminales de salida (no con respecto a tierra). Esta diferencia de señal de salida es V o1- Vo2. La diferencia de salida también se conoce como señal flotante puesto que ninguna terminal de salida es la terminal de tierra (referencia). La figura 10.7 muestra una operación de entrada y salida diferenciales. La entrada se aplica entre las dos terminales de entrada y la salida se toma de entre las dos terminales de salida. Esta es una operación totalmente diferencial.

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OPERACION EN MODO COMUN

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Cuando se aplican las mismas señales a ambas entradas, se obtiene la operación en modo común, como se observa en la figura 10.8. Idealmente, las dos entradas se amplifican de la misma manera, y puesto que producen señales de polaridad opuesta a la salida, estas señales se anulan y el resultado es una salida de 0V. De hecho, se obtendrá una señal de salida pequeña.

RECHAZO EN MODO COMUN

Una característica significativa de una conexión diferencial es que las señales que son opuestas en las entradas están muy amplificadas, mientras que las que son comunes a las dos entradas solo se amplifican ligeramente, la operación total consiste en amplificar la diferencia de las señales al mismo tiempo que se rechaza la señal común en las dos entradas. Puesto que el ruido (cualquier señal de entrada indeseable) en general es común en ambas entradas, la conexión diferencial tiende a atenuar esta entrada indeseada al mismo tiempo que amplifica la salida de la diferencia de señal aplicada a las entradas. Esta característica de operación se conoce como  rechazo en modo común.

CIRCUITO DEL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

El circuito del amplificador diferencial es una conexión de muy grande aceptación y uso en unidades de circuitos integrados. Esta conexión se puede describir considerando el amplificador diferencial básico  de la figura 10.9. Si bien la mayoría de los circuitos de amplificador utilizan dos fuentes de voltaje distintas, el circuito también puede operar con una sola fuente.

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Hay varias combinaciones posibles de señal de entrada:

Si se aplica una señal de entrada a cualquiera de las dos entradas con la otra conectada a tierra, la operación se conoce como “sencilla”.

En operación sencilla se aplica una sola señal de entrada. Sin embargo, debido a la conexión común de los emisores, la señal de entrada opera ambos transistores, y el resultado es una salida por ambos colectores.

Si se aplican dos señales de entrada de polaridad opuesta, la operación se conoce como “doble”.

En operación doble se aplican dos señales de entrada, la diferencia de las entradas produce salidas por ambos colectores debido a la diferencia de las señales aplicadas a ambas entradas.

Si la misma señal de entrada se aplica a ambas entradas, la operación se denomina “modo común”.

En operación en modo común, la señal de entrada común produce señales opuestas en cada colector, estas señales se anulan, de modo que la señal de salida resultante es cero. En la práctica las señales opuestas no se anulan por completo y se obtiene una señal pequeña.

La característica principal del amplificador diferencial es: la ganancia muy grande cuando se aplican señales opuestas a las entradas, en comparación con la muy pequeña ganancia obtenida con entradas comunes. La relación de esta diferencia de ganancia con la ganancia común se llama “rechazo en modo común”.

OPERACION DEL CIRCUITO EN MODO COMUN

Si bien un amplificador diferencial proporciona en gran medida la amplificación de la diferencia de la señal aplicada a ambas entradas, también deberá proporcionar una amplificación un tanto pequeña de la señal común a ambas entradas.  En la figura 10.18 se ilustra una conexión de ca que

Muestra una entrada común a ambos transistores. El circuito equivalente de ca se muestra en la

Figura 10.19,

Por lo que podemos escribir [pic 7]

La que se puede volver a escribir como [pic 8]

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