¿Qué es un Amplificador operacional?
Un amplificador operacional, a menudo conocido opamp por sus siglas en inglés (operational amplifier) es un dispositivo amplificador electrónico de alta ganancia acoplado en corriente continua que tiene dos entradas y una salida. En esta configuración, la salida del dispositivo es, generalmente, de cientos de miles de veces mayor que la diferencia de potencial entre sus entradas.
Un amplificador operacional solo sirve para amplificar?
Lo amplificadores operacionales tienen muchos otros usos aparte de amplificar como son:
Acondicionamiento de señales
Aumentar su potencia además de su intensidad para que no sufra distorsión o atenuación por el proceso de medición sobre todo si la impedancia de entrada del circuito sensor no es suficientemente alta, esto se logra garantizando que la señal a medir tenga un nivel mínimo de potencia entregada; el acondicionamiento también incluye:
- Paso a escala logarítmica.
- Cambiar offset.
- Polaridad.
- Modulación.
- Mayor inmunidad a ruido.
- Estabilidad.
Acoplamiento de impedancias
Aunque puede considerarse parte del acondicionamiento, es más general al aislamiento de circuitos.
Filtros activos
Pasa altas. Solo dejan pasar las frecuencias que están por debajo de una determinada frecuencia.
Pasa bajas. Solo dejan pasar aquellas frecuencias que sean mayores de determinada frecuencia.
Pasa banda. Dejan pasar un determinado grupo de frecuencias que se encuentren dentro del rango del filtro.
Rechaza banda. No permite el paso de frecuencias que se encuentran entre las frecuencias de corte superior e inferior
Circuitos osciladores
Generadores de pulsos y de formas de onda.
Procesamiento analógico de señales.
- Comparadores.
- Sumadores.
- Integradores.
- Derivadores.
- Elementos de retardo.
- Cambios de fase.
- Rectificadores.
Procesamiento lógico de señales.
En ciertas aplicaciones se obtiene el mismo efecto de las compuertas lógicas digitales, entregando ya sea un valor de voltaje cero (falso) o de saturación (verdadero o «uno lógico»).
Como es un amplificador operacional?
El opamp 741 tiene 5 pines de conexión; inversor, no inversor, voltaje positivo, voltaje negativo, salida.
Configuraciones básicas del amplificador operacional.
Los amplificadores operacionales se pueden conectar según dos circuitos amplificadores básicos: las configuraciones (1) inversora y (2) 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.
Amplificador inversor
La configuración básica del AO. El amplificador inversor. En este circuito, la entrada (+) está a masa, y la señal se aplica a la entrada (-) a través de R1, con realimentación desde la salida a través de R2.
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.
Configuraciones basadas en los circuitos inversor y no inversor
Amplificador diferencial.
Una tercera configuración del AO conocida como el amplificador diferencial, es una combinación de las dos configuraciones anteriores. Aunque está basado en los otros dos circuitos, el amplificador diferencial tiene características únicas. Este circuito, tiene aplicadas señales en ambos terminales de entrada, y utiliza la amplificación diferencial natural del amplificador operacional.
Sumador inversor
Utilizando la característica de tierra virtual en el nudo suma (-) del amplificador inversor, se obtiene una útil modificación, el sumador inversor
En este circuito, como en el amplificador inversor, la tensión V(+) está conectada a masa, por lo que la tensión V(-) estará a una masa virtual, y como la impedancia de entrada es infinita toda la corriente I1 circulará a través de RF y la llamaremos I2. Lo que ocurre en este caso es que la corriente I1 es la suma algebraica de las corrientes proporcionadas por V1, V2 y V3.
El integrador
Se ha visto que ambas configuraciones básicas del AO actúan para mantener constantemente la corriente de realimentación, IF igual a IIN.
Una modificación del amplificador inversor, el integrador, se aprovecha de esta característica. Se aplica una tensión de entrada VIN, a RG, lo que da lugar a una corriente IIN.
El diferenciador
Una segunda modificación del amplificador inversor, que también aprovecha la corriente en un condensador es el diferenciador.
En este circuito, la posición de R y C están al revés que en el integrador, estando el elemento capacitativo en la red de entrada. Luego la corriente de entrada obtenida es proporcional a la tasa de variación de la tensión de entrada:
El seguidor de tensión
Una modificación especial del amplificador no inversor es la etapa de ganancia.
En este circuito, la resistencia de entrada se ha incrementado hasta infinito, y RF es cero, y la realimentación es del 100%. V0 es entonces exactamente igual a Vi, dado que Es = 0. El circuito se conoce como «seguidor de emisor» puesto que la salida es una réplica en fase con ganancia unidad de la tensión de entrada. La impedancia de entrada de esta etapa es también infinita.
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