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Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
UNEFA- Ingeniería en telecomunicaciones.
5to Semestre.- sección 03
Profesora: Delzert Herrera
Amplificador Operacional
FRANZ PINTO 17693828
YOVXMAILEN LOZADA 19560557
El nombre de Amplificador Operacional (A.O) 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.
¿POR QUÉ ES TAN IMPORTANTE?
El A.O ofrece una forma conveniente de construir, implantar o
realizar funciones de transferencia en el dominio de s o en el
dominio del tiempo.
En sistemas de control se emplean a menudo para implantar
controladores obtenidos del proceso de diseño del sistema de
control.
Con el A.O es posible obtener funciones de transferencia de
primer orden o de orden superior.
¿Cómo lo representamos?
Las características de un amplificador
operacional ideal son:
La ganancia en lazo abierto debe ser muy alta, idealmente infinito.
Su impedancia de entrada debe ser alta, idealmente infinita
Su impedancia de salida debe ser baja (idealmente cero).
De estas características se desprenden dos reglas de suma
importancia dentro del análisis de circuitos con amplificadores
operacionales.
Regla 1.
En un amplificador retroalimentado el voltaje de entrada diferencial es
igual a cero.
Regla 2
La corriente de entrada del amplificador operacional ideal es igual a
cero.
PROPIEDADES
Los amplificadores operacionales se pueden conectar
según dos circuitos amplificadores básicos:
• Inversora
• 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  Vi 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
Vi

I
R2
R1
La ganancia del amplificador inversor será:
V 
V0
R
 2
Vi
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, 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:
Vi  I R1
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:
El amplificador diferencial
Para comprender cómo funciona el circuito, primero se ana-lizarán
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:
V1
V () 
R2
R1  R2
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:
V1 R2 R3  R4
V01 

R1  R2
R3
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:
R4
V02  V2
R3
Aplicando el teorema de superposición, la tensión de salida V0 =
V01 + V02. Haciendo que R3=R1 y R4 =R2, se tendrá que:
V1 R2
R2
V01 
V02  V2
R1
R1
R2
V0  (V1  V2 )
R1
APLICACIONES
Indicador de temperatura
En el circuito de ARRIBA, el m741 compara una
tensión de referencia con otra proveniente de un
divisor de tensión formado por una NTC y una
resistencia. Como el valor óhmico de la NTC
disminuye con la temperatura, la tensión en la patilla
2 del integrado también lo hará. En el momento en
que la tensión del pin 2 sea menor que la del 3, el
terminal 6 pasará de tener una tensión nula a una
tensión máxima que encenderá el LED, indicando
que se ha superado la temperatura programada.
Controlador de temperatura
El siguiente circuito está basado en el anterior, pero se ha
sustituido el LED por un transistor que gobierna un relé
con un contacto conmutado. Cuando la temperatura de la
NTC es inferior a la programada, el relé alimenta una
resistencia de calefacción y cuando la temperatura supera
el valor estipulado, se activa un ventilador. Como se
puede observar, siempre estará funcionado uno de los dos
elementos, y la temperatura controlada oscilará alrededor
del valor programado mediante el ajustable.