Redes Electricas

INTRODUCCIÓN

El concepto original del Amplificador Operacional procede del campo de los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre de amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados. Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estaban determinadas solo por estos elementos de realimentación. De esta forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al surgimiento de una nueva era en los conceptos de diseñó de circuitos.

Los primeros amplificadores operacionales usaban el componente básico de su tiempo: la válvula de vacío. El uso generalizado de los Amplificadores Operacionales no comenzó realmente hasta los años 60, cuando empezaron a aplicarse las técnicas de estado sólido al diseño de circuitos amplificadores operacionales, fabricándose módulos que realizaban la circuitería interna del amplificador operacional mediante el diseño discreto de estado sólido. Entonces, a mediados de los 60, se introdujeron los primeros amplificadores operacionales de circuito integrado. En unos pocos años los amplificadores operacionales se convirtieron en una herramienta estándar de diseño, abarcando aplicaciones mucho más allá del ámbito original de los computadores analógicos.

En el amplificador operacional con él podremos amplificar señales, atenuarlas, filtrarlas, etc. Los sistemas de control analógico encuentran en el amplificador operacional un elemento de conmutación sumamente simple e incluso años atrás fue empleado para el diseño de computadoras analógicas (de ahí el nombre de operacionales).

MARCO TEORICO

Historia

El término amplificador operacional se utilizó originalmente para denominar un tipo de amplificador empleado en ordenadores analógicos, capaces de realizar operaciones matemáticas: suma, resta, multiplicación, integración y derivación. Los primeros de estos elementos se construyeron a partir de componentes discretos; estaban formados por numerosos transistores, resistores y condensadores.

La aparición de los circuitos integrados, a finales de la década de 1950, hizo posible que este tipo de circuitos amplificadores se integrase en un espacio reducido. En 1963, la empresa Fairchild Semiconductors lanzó al mercado el primer amplificador operacional en un circuito integrado monolítico; su aparición marcaba una nueva era en el diseño de circuitos electrónicos. Unos años después, en 1968, se introdujo una versión mejorada, que daría el impulso definitivo al desarrollo y expansión de los amplificadores operacionales.

Función

La función básica de un amplificador operacional es producir a la salida una señal cuyo valor es directamente proporcional a la diferencia entre las dos señales de entrada. El factor de proporcionalidad se conoce como factor de amplificación o de ganancia. La ecuación que relaciona la tensión de salida con las tensiones de entrada en un circuito con amplificador operacional se denomina función de transferencia del circuito.

Si la tensión en la entrada con signo negativo varía, manteniéndose constante la tensión en la entrada positiva, en la salida la tensión variará con signo opuesto a la variación de la entrada negativa; por esta razón, la entrada con signo negativo recibe el nombre de inversora. Por el contrario, si la tensión en la entrada positiva varía, manteniéndose constante la tensión en la entrada negativa, la salida variará con el mismo signo que la variación de la entrada positiva, razón por la cual esta entrada se denomina no inversora.

Características técnicas

El número de características técnicas que definen a un amplificador operacional es muy amplio. En general, cada dispositivo se diseña con alguna de estas características optimizadas para un conjunto de aplicaciones específicas. Se agrupan en: características de entrada, de salida y de transferencia. Un conjunto de las más usuales que hay que tener en cuenta en el diseño de un circuito con este tipo de dispositivo es el siguiente:

• Impedancia de entrada: Cuantifica que parte de la señal que proporciona la etapa anterior al amplificador operacional en realidad llega a la entrada de éste. Cuanto mayor sea el valor de esta impedancia, mayor será la relación entre la señal proporcionada y la que llega a la entrada del amplificador. La más importante a efectos prácticos es la impedancia de entrada en modo diferencial, que es la que se puede medir entre los dos terminales de entrada del amplificador operacional cuando una de éstas se conecta a masa

• Tensión diferencial máxima: Máxima diferencia de tensión que puede existir entre las dos entradas del amplificador operacional, sin que se produzca la saturación.

• Tensión de entrada en modo común: Es un rango de valores que delimita el margen de la media aritmética entre las dos tensiones de entrada para las cuales no se produce la saturación del amplificador.

• Tensión de compensación o tensión de offset: Es la diferencia de tensión que hay que aplicar a las entradas del amplificador operacional para que la tensión de salida sea nula. El parámetro correspondiente a la variación de la tensión de compensación en función de la tensión de alimentación se denomina relación de rechazo de la tensión de alimentación (SVRR).

• Corriente de compensación: Se define como la diferencia entre las intensidades de corriente continua que es necesario suministrar a los terminales de entrada de un amplificador operacional para obtener una tensión nula a la salida si la tensión de entrada es nula y la tensión de offset está compensada. Esta diferencia se incrementa con la temperatura, la tensión de alimentación y el tiempo de funcionamiento, y dicho incremento se denomina deriva de corriente de compensación.

• Impedancia de salida: Es la impedancia que puede medirse entre el terminal de salida y masa cuando la tensión y la corriente a la salida son nulas. Cuanto

...