EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
1.0. INTRODUCCIÓN.
El gran objetivo de los investigadores en el campo de la electrónica es conseguir realizar operaciones cada vez más complejas en el menor espacio posible y con el mínimo coste; de ahí que se empezaran a usar los circuitos integrados, es decir, circuitos muy pequeños donde todos los componentes que los forman se encuentran muy juntos y en un espacio muy reducido. Uno de los componentes más importantes de este tipo de circuitos es el amplificador operacional.
El amplificador operacional nace como un conjunto específico de transistores y componentes periféricos que se integran -nunca mejor dicho- en un solo circuito integrado para realizar una función específica. El amplificador operacional, además, fue uno de los primeros circuitos integrados que se fabricaron como tales. Hay que retroceder un poco en la historia de la electrónica para razonar el porqué de la denominación "amplificador operacional" para los circuitos que ahora nos ocupan. El tipo de amplificador integrado en el chip se utilizó en los albores de la era de la integración electrónica pero en dispositivos de cálculo analógico. Dichas máquinas realizaban cálculos matemáticos mediante funciones electrónico-matemáticas, tales como la "integración" y la "diferenciación". De aquí proviene la denominación histórica de estos circuitos. Posteriormente, debido a sus excelentes características -como conjunto de componentes discretos- se comenzaron a fabricar en forma continua e integrada, hasta llegar a la época actual en la que comprar un amplificador operacional es tan sencillo como adquirir, por ejemplo, un transistor. Ambos pueden contemplarse como un ente compacto y diferenciado dentro del diseño electrónico (con la salvedad de que el primero contiene un buen número de los segundos).
El desarrollo de este tipo de amplificadores durante la década de los 60, junto con el gran El avance tecnológico en la fabricación de sistemas integrados ha conseguido que, en la actualidad, dispongamos de amplificadores operacionales con un gran margen de fiabilidad, compactos y de muy fácil utilización.
Un amplificador operacional es un circuito integrado de dimensiones muy reducidas.
Actualmente, en lugar de diseñarse un amplificador perfectamente detallado con sus etapas individuales a base de decenas de componentes, se suele diseñar un circuito con unos cuantos amplificadores operacionales encapsulados y unos pocos elementos básicos, tales como resistencias, condensadores, diodos y algún que otro componente que pudiera necesitar. Con esto se consiguen innumerables ventajas; en primer lugar una mayor sencillez en el diseño. Otra ventaja es que las principales características de un amplificador, como son su ganancia y su respuesta en frecuencia, son controladas con precisión mediante elementos pasivos estables (por ejemplo resistencias, condensadores o diodos).
Además las técnicas de realimentación se pueden aplicar al transistor sin ningún problema para evitar así comportamientos no lineales (ruidos, distorsiones) ante variaciones considerables de temperatura, de frecuencia o incluso variaciones de otros amplificadores. El tamaño final del circuito es otra de las ventajas que presentan los amplificadores construidos con amplificadores operacionales, ya que estos se pueden encontrar en la actualidad perfectamente encapsulados, reduciendo así el espacio que ocuparían otros componentes. Por último, señalaremos como ventaja la alta fiabilidad que presentan estos amplificadores evitando así un tedioso proceso de pruebas iniciales y mediciones con el fin de determinar las características finales del circuito.
Existen dos métodos básicos en la fabricación del amplificador operacional, esto es, A.O., en forma discreta o integrados. Para realizarlos mediante forma discreta hay que reunir todos los elementos necesarios para su construcción (transistores, resistencias) y montarlos en un pequeño circuito impreso. Este circuito queda encapsulado saliendo por fuera únicamente las conexiones necesarias para su funcionamiento. En este tipo de amplificadores los transistores utilizados pueden ser tanto BJT como FET. En la fabricación de amplificadores operacionales de forma integrada se sigue un delicado proceso mediante la técnica de circuitos híbridos de película delgada, película gruesa y/o técnicas de circuitos integrados monolitos.
El amplificador operacional se representa en los circuitos con un triángulo del que salen tres terminales. Esto no quiere decir que un A.O. tan solo tenga tres conexiones sino que sus tres señales principales (dos para la entrada y una para la salida) son las únicas que se dibujan. Además de estos terminales principales, las patas del conexionado de un amplificador operacional pueden también proveer conexión para la compensación de la respuesta en frecuencia y una red de compensación del desplazamiento de corriente continua.
