Aplicaciones básicas del Amplificador Operacional

Aplicaciones básicas del Amplificador Operacional

abril 29, 2021 0 Por Guillermo Huerta

Actualmente, el término amplificador operacional se refiere a un componente integrado empleado en multitud de aplicaciones desde muy básicas en diferentes circuitos electrónicos para el procesado analógico de señales, en operaciones lineales como amplificación, suma resta, derivación, integración; así como de operaciones no lineales de comparación, rectificación, multiplicación entre otras así como generar de señales sinusoidales, cuadradas, triangulares; además de usarse fuentes de tensión y de corriente, filtros activos, convertidores analógicos- digitales entre otras.

A continuación se muestran algunas de las funciones antes mencionadas

Amplificador inversor.

La ganancia en tensión del amplificador inversor (figura 8.5) se obtiene analizando el circuito y aplicando las características del OA ideal. Si las corrientes a través de las líneas de entrada son nulas, se cumple.

Aplicaciones básicas del Amplificador Operacional
Aplicaciones básicas del Amplificador Operacional

En el OA ideal Vn=Vp. Pero en este caso Vp=0 ⇒ Vn=0, y por ello, a este nudo se le denomina masa virtual al tener una tensión de Si Vn=0, sustituyendo en la ecuación 8.5 resulta que la ganancia vale.

El término inversor es debido al signo negativo de esta expresión que indica un desfase de 180º entre la entrada y salida. La impedancia de entrada de este circuito es R1.

Amplificador no-inversor

La ganancia en tensión del amplificador no-inversor (figura 8.6) se resuelve de manera similar
al anterior caso a partir de las siguientes ecuaciones.

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resultando que

La impedancia de entrada es ∞.

Seguidor

Por último, la configuración seguidor (figura 8.7) tiene una ganancia AV=1, pero la impedancia de entrada y salida de este circuito valen Zi ≅ AdRi y Zo~Ro/Ad, siendo Ri y Ro las impedencias de entrada y salida del OA. Por ejemplo, el 741 tiene las siguientes características: Ad =200.000, Ri=1MΩ y Ro=75Ω. Aplicando las anteriores relaciones, se obtiene que las impedancias de entrada y salida del seguidor valen Zi =2 1010Ω y Zo=3.7 10-4 Ω.

Otras Aplicaciones básicas del Amplificador Operacional

Amplificador sumador

El circuito mostrado en la figura 8.8, como su propio nombre indica, permite sumar algebraicamente varias señales analógicas. La tensión de salida se expresa en términos de la tensión de entrada como.

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Amplificador restador

Analizando el circuito de la figura 8.9, fácilmente se obtiene la siguiente expresión

Si se verifica la siguiente relación entre las resistencias

se obtiene la expresión simplificada que indica como la tensión de salida es función de la diferencia de las tensiones de entrada:

Integrador y derivador.

Otra de las Aplicaciones básicas del Amplificador Operacionales es su uso como integrador; Un integrador se obtiene sustituyendo en la configuración inversora la resistencia de realimentación por un condensador. La relación que existe entre la tensión y corriente a través de un condensador
es

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Al aplicar esta ecuación al circuito de la figura 8.10.a resulta que la tensión de salida es la integral de una señal analógica a la entrada

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donde Cte depende de la carga inicial del condensador. El circuito dual mostrado en la figura 8.10.b
implementa la ecuación diferencial

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Logarítmico y anti logarítmico (exponencial)

Un amplificador inversor cuya resistencia de realimentación es sustituida por un diodo, tal como se muestra en la figura 8.11.a, se comporta como un circuito cuya salida es proporcional al logaritmo de la tensión de entrada. Esta relación se obtiene a partir de la característica tensión corriente del diodo que aplicado a este circuito es.

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En el caso de que -Vo/ ηVT>>1,el 1 es despreciable frente al término exponencial. Y como Vi=IdR, la relación logarítmica buscada es

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La figura 8.11.b describe la versión del amplificador logarítmico basado en un transistor bipolar NPN. La versión dual de estos circuitos se indican en las figuras 8.12.a y 8.12.b. Fácilmente se comprueba que la expresión de este amplificador exponencial es.

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