EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
2.0. DISEÑO Y CARACTERÍSTICAS DE UN A.0.
El amplificador operacional es el resultado de un largo periodo de investigación y pruebas sobre circuitos más o menos complicados. El hecho de que este tipo de amplificadores haya tenido tanta transcendencia en la electrónica moderna se debe a las numerosas ventajas que ya hemos enumerado. No obstante, como parece lógico, no existe un único tipo de amplificador operacional con el mismo número de componentes y las mismas conexiones, sino que hay varios modelos con mejores o peores características. La mayoría de los amplificadores operacionales disponibles en el mercado en la actualidad poseen una configuración en cascada denominada habitualmente "amplificador operacional de dos etapas". Esto es debido a que de las cuatro etapas que la componen, únicamente dos de ellas contribuyen a la amplificación de la señal propiamente dicha.
Un amplificador operacional puede estar formado por varias etapas en cascada.
Al principio, este tipo de amplificadores se usaba para realizar toda clase de operaciones matemáticas, de ahí su nombre de amplificadores operacionales, como luego veremos; pero pronto se descubrieron otras aplicaciones mucho más importantes, aunque siguieron manteniendo el nombre. Entre estas nuevas aplicaciones dadas a estos amplificadores caben destacar las siguientes: amplificadores de señales, transformadores de impedancias, reguladores de tensión, comparadores, filtros activos, etc.
2.1. CARACTERISTICAS DE UN A.O.
Un amplificador operacional es un conjunto muy complejo de resistencias, diodos, transistores, etc. No vamos a hacer hincapié en su constitución y vamos a centrarnos en sus propiedades, dada la importancia de éstas.
Si consideramos al amplificador operacional como un amplificador operacional ideal tendríamos un circuito capaz de producir una ganancia en tensión infinita, una impedancia de salida igual a cero, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda infinito y una gran facilidad para poder gobernar la ganancia que obtengamos mediante una resistencia externa que actúa como lazo de realimentación entre la entrada y la salida. Todas estas propiedades son imposibles de conseguir, ya que, como hemos dicho al principio, son ideales, pero cuanto más se aproxime a ellas un circuito amplificador mejor va a ser su funcionamiento. La importancia del amplificador operacional radica en que se aproxima muchísimo a todas ellas. Es capaz de obtener una ganancia de tensión muy alta, aunque no infinita, su impedancia de salida es muy baja mientras que la de entrada es muy elevada, el ancho de banda es bastante grande y, por último, podemos conseguir regular bastante bien la ganancia mediante la resistencia de realimentación. El considerar al amplificador operacional como un amplificador ideal es una técnica muy habitual, ya que así es mucho más sencillo obtener resultados en los diferentes circuitos en los que se utiliza, produciéndose un error muy pequeño respecto a los que obtendríamos si no considerásemos al amplificador como ideal sino que tratásemos de realizar sus medidas exactas.
| Propiedad | BJT (741) |
FET (LF351) |
|---|---|---|
| Impedancia de entrada ( R i ) | 1 Mohms. | 1013 ohms. |
| Impedancia de salida ( R o ) | 75 ohms. | 75 omhs. |
| Ganancia en lazo abierto ( a o ) | 2 x 103 | 103 |
| Ancho de banda en lazo abierto | 5 Hz | 20 Hz |
| Ancho de banda de ganancia unitaria | 1 MHz | 2 MHz |
| Razón de eliminación de modo común (CMRR) | 95 dB | 100 dB |
| Rapidez del voltaje de salida (SR) | 0,7 V/µs | 13 V/µs |
Valores típicos aproximados de los OA
El amplificador operacional se ha convertido en uno de los elementos más importantes hoy día dentro de la electrónica moderna debido a sus ventajas: sencillez, fiabilidad, bajo precio, reducido espacio, innumerables aplicaciones y propiedades casi ideales como amplificador.
Un amplificador se representa dentro del esquema de un circuito por un "triángulo" en el que entran dos terminales que son las dos entradas: una positiva, llamada entrada no inversora y la otra negativa, o entrada inversora, y del que sale un terminal que se toma como salida del circuito. La salida del circuito amplificador operacional va a estar amplificada respecto a las dos entradas, pudiendo estar en fase con ellas, lo que se llamaría circuito no inversor, o desfasada, siendo entonces un circuito inversor. Por otra parte, debido a que la impedancia de entrada es muy elevada, no va a circular corriente del terminal de entrada positivo alnegativo y, por lo tanto, ambos terminales van a tener la misma tensión.
