Amplificador operacional básico
• El nombre de amplificador operacional deriva
del concepto de un amplificador de CC, con una
entrada diferencial y ganancia extremadamente
alta.
• Sus características de operación se determinan por
los elementos de realimentación (conexión
directa entre la salida y la entrada) que se utilizan.
Cambiando la forma y disposición de dichos
elementos, se pueden implementar diferentes
operaciones analógicas, y las características
globales del circuito se determinan sólo por estos
elementos de realimentación.
• Permite realizar operaciones, que antiguamente se
realizaban con muchos componentes discretos,
ahora con uno sólo: EL AMPLIFICADOR
OPERACIONAL.
Símbolo esquemático
Una herramienta adicional básica del AO es su símbolo
característico:
El amplificador operacional ideal
El amplificador operacional se puede pensar
como una caja, con sus terminales de entrada
y salida, ignorando qué hay dentro de dicha
caja.
Se muestra un amplificador
idealizado como un dispositivo
de acoplo directo con entrada
diferencial, y un único
Terminal de salida.
El amplificador sólo responde a
la diferencia de tensión entre
los dos terminales de entrada,
y no a su potencial común.
El amplificador operacional ideal
Las propiedades del amplificador ideal son:
1. La ganancia de tensión es infinita: a  
2. La resistencia de entrada es infinita: R i  
3. La resistencia de salida es cero: R o  0
4. El ancho de banda es infinito: BW  
5. La tensión de “offset” de entrada es cero :
V0  0
sí
Vd  0
El amplificador operacional ideal
A partir de estas características del AO ideal, se pueden
deducir dos propiedades adicionales:
• Como la ganancia en tensión es infinita, cualquier señal
de salida que se desarrolle será el resultado de una señal
de entrada infinitesimalmente pequeña, y la tensión de
entrada diferencial es nula.
• Si la resistencia de entrada es infinita, no existe flujo de
corriente en ninguno de los terminales de entrada.
Estas dos propiedades pueden considerarse como axiomas
del AO. Con ellas se puede deducir el funcionamiento de
casi todos los circuitos con amplificadores operacionales.
Circuitos con AO’s
Comentarios preliminares
Los amplificadores operacionales se pueden conectar
según dos circuitos amplificadores básicos: las
configuraciones...
• Inversora y
• No-inversora.
En general, todos los circuitos con AO son variaciones
estrechamente relacionadas de estas dos configuraciones,
más otro circuito básico que resulta de una combinación de
los dos primeros: el amplificador diferencial con AO.
El amplificador inversor
La primera configuración básica del AO es el amplificador
inversor:
En este circuito, la entrada (+) está conectada a masa, y
la señal se aplica a la entrada (-) a través de R1, con
realimentación desde la salida a través de R2.
El amplificador inversor
Aplicando las propiedades del AO ideal, las características
más distintivas de este circuito se pueden destacar como sigue:
• Como el amplificador tiene ganancia infinita, desarrollará
su tensión de salida, V0 , con tensión de entrada “nula”.
• Ya que la entrada diferencial del AO es:
Vd  V p  Vn

Vd  0
• Si Vd = 0, toda la tensión de entrada Vi deberá aparecer en
R1, obteniendo una corriente en R1:
I  V i R1
• Como Vn está a un potencial cero, se dice que es un punto
de tierra virtual.
El amplificador inversor
Toda la corriente I que circula por R1 pasará por R2, puesto
que no se derivará ninguna corriente hacia la entrada del
operacional (impedancia infinita). Por lo tanto:
 V0  I R2
Teniendo en cuenta que la corriente por el circuito es la
misma, resulta entonces:

V0
 I 
R2
Vi
R1
La ganancia del amplificador inversor será:
V 
V0
Vi

R2
R1
El amplificador inversor
Este punto se le denomina tierra virtual, ya que siempre
tendrá el mismo potencial que en la entrada (+). Como en él
se “suman” las señales de salida y entrada, también se lo
conoce como nodo suma.
Esta última característica conduce al tercer axioma básico de
los amplificadores operacionales, el cual se aplica a la
operación en bucle (o lazo) cerrado:
En lazo cerrado, la entrada (-) se iguala al potencial
de la entrada (+) (o de referencia).
Esta tensión puede ser masa (como en la figura anterior), o
cualquier otro potencial que se desee.
El amplificador no-inversor
En este circuito, la
tensión Vi se aplica a
la entrada (+), y una
fracción de la señal
de salida Vo, se
aplica a la entrada (-)
a través del divisor
de tensión R1 - R2.
Puesto que no fluye corriente de entrada en ningún terminal de
entrada, y ya que Vd = 0, la tensión en R1 será igual a Vi:
V i  I R1
Circuitos con AO’s
El amplificador no-inversor
Como :
V o  I ( R1  R 2 )
se tiene que:
Vo 
V1
R1
( R1  R 2 )
Por lo tanto, en términos de ganancia, la ecuación característica para el AO no inversor ideal vendrá dada por:
Vo
V1

R1  R 2
R1
 1
R2
R1
Configuraciones basadas en los circuitos
inversor y no inversor
El amplificador diferencial
Una configuración importante con AO es la que se conoce
como amplificador diferencial, que no es más que una
combinación de las dos configuraciones principales.
Este circuito tiene señales aplicadas en ambos terminales de
entrada, tal como se muestra en la siguiente figura:
Configuraciones basadas en los circuitos
inversor y no inversor
El amplificador diferencial
Para comprender cómo funciona el circuito, primero se analizarán las dos señales de entrada por separado, y después, en
forma combinada.
Como siempre, Vd = 0, y la corriente de entrada en los terminales es cero. Por lo tanto:
Vd  V ( )  V ( )

V ( )  V ()
donde la tensión en el terminal positivo será:
V ( ) 
V1
R1  R 2
R2
Configuraciones basadas en los circuitos
inversor y no inversor
El amplificador diferencial
Aplicando el principio de superposición, la tensión de
salida se puede considerar como la suma de los efectos
producidos por ambas señales en forma individual, haciendo
una cero cuando se considera la otra.
Por lo tanto, llamando V01 a la tensión a la salida debida a
V1, y teniendo en cuenta que V2=0 y que V(-)=V(+), se tiene:
V 01 
V1 R 2
R1  R 2

R3  R 4
R3
Configuraciones basadas en los circuitos
inversor y no inversor
El amplificador diferencial
La tensión de salida debida a V2, suponiendo V1=0 (y considerando la ecuación de la ganancia para el circuito inversor),
valdrá:
R
V 02   V 2
4
R3
Aplicando el teorema de superposición, la tensión de salida
V0 = V01 + V02. Haciendo que R3=R1 y R4 =R2, se tendrá que:
V 01 
V1 R 2
R1
V 02   V 2
R2
R1
V 0  (V1  V 2 )
R2
R1
Configuraciones basadas en los circuitos
inversor y no inversor
El amplificador diferencial
En términos de ganancia:
V0
V1  V 2

R2
R1
es la ganancia del AO para señales en modo diferencial.
V1 se dividirá entre R1 y R2, apareciendo una tensión V(+)
menor en R2. Debido a la ganancia infinita del amplificador, y
a la tensión de entrada diferencial cero, esta tensión será igual
a V(-) en el nodo suma ( terminal (-) ).
FIN
Ahora el control
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