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Amplificadores Operacionales IdealesDescribir las caractersticas de los amplificadores operacionales ideales.

Antes de pasar a ver aplicaciones de los amplificadores, tarea de seleccin ciertamente complicada por las enormes posibilidades de los mismos, vamos a tratar de exponer algunos puntos claves en la comprensin de estos amplificadores, como son:

Relacin de rechazo de modo comn (RRMC).

Tensin de offset.

Compensacin de las corrientes de polarizacin.

Concepto de tierra virtual.

Un amplificador operacional ideal debera reunir las siguientes caractersticas:a) Ganancia en lazo abierto (A) infinita.

b) Ancho de banda infinito.

c) Impedancia de entrada infinita.

d) Impedancia de salida nula.

Tabla de caractersticas de valores.

Nota: Los valores reales dependen del modelo, estos valores son genricos y son una referencia. Si van a usarse amplificadores operacionales, es mejor consultar eldatasheeto caractersticas del fabricante.ParmetroValor idealValor realRin10 TRout0100 Bw1 MHzG100.000Ac0

El amplificador operacional ideal goza tambin de las siguientes caractersticas:1. Impedancia de entrada infinita (Ren). El circuito de entrada es un circuito abierto. Por tanto, no hay corriente en ningn terminal de entrada, es decir, las corrientes de polarizacin son nulas (I B +, I B - = 0).

2. Impedancia de salida nula (Ro = 0).

3. Ganancia diferencial de tensin es infinita (Av = ).

4. El margen dinmico VCC. No hay prdida de tensin en la salida por saturacin de elementos.

5. La Razn de rechazo en Modo comn (CMRR) es infinita. Este trmino requiere una explicacin ms amplia. Una caracterstica significativa de una conexin diferencial es que las seales que son opuestas en las entradas son altamente amplificadas, mientras que las que son comunes a las dos entradas son apenas ligeramente amplificadas (la operacin global es amplificar la seal diferencial mientras que se rechaza la seal comn a las dos entradas). Puesto que el ruido (cualquier seal de entrada indeseable) es generalmente comn a ambas entradas, la conexin diferencial tiende a suministrar una atenuacin de esta entrada indeseable, mientras que proporciona una salida amplificada de la seal diferencial aplicada a las entradas. Como medida de la capacidad de eliminacin de las seales de modo comn (de ruido) se emplea el valor numrico conocido como Razn de rechazo en Modo comn (CMRR). En la Figura siguiente, se indica esquemticamente el funcionamiento en modo comn del amplificador operacional.

A las caractersticas bsicas anteriormente explicadas del amplificador operacional ideal podemos aadir las siguientes:6. El amplificador responde igualmente a todas las frecuencias (el ancho de banda es infinito).

7. Tiempo de conmutacin nulo. Es decir, la salida sigue a la entrada, no existen transitorios debido a la velocidad finita que presentan los transistores que hay en el operacional.

8. Para que la tensin de salida sea nula, los dos terminales de entrada deben estar a la misma tensin.

9. Tensin de offset nula (tensin en la entrada para que la salida sea nula).

Modelo ideal de los amplificadores operacionales.El modelo contiene una fuente de tensin dependiente, cuya tensin depende de la tensin de entrada.

La impedancia de salida se representa con una resistencia de valor Ro.

Esta excitado por dos tensiones de entrada V- y V+.

Las 2 terminales se conocen como entrada inversora y no inversora respectivamente.

Distintas configuraciones:Configuracin Inversor:

Configuracin no inversor:

Seguidor de voltaje:

Configuracin Integrador:

Configuracin de rectificador de onda completa:

Algunos tipos de Amplificadores operacionales:AMPLIFICADOR INVERSORLa configuracin ms sencilla es la inversora. Dada una seal analgica (por ejemplo de audio) el amplificador inversor constituye el modo ms simple de amplificar o atenuar la seal (en el ejemplo propuesto modificar el volumen de la seal).

Se comenzar por la configuracin ms adecuada para nuestros propsitos: el modo amplificador inversor. Hemos afirmado anteriormente que la impedancia de entrada del dispositivo es infinita, por lo cual no circular corriente en el interior del amplificador operacional y las resistencias R1 y R2 estarn dispuestas en serie. Por encontrarse estas resistencias dispuestas en serie la corriente que atravesar ambas ser la misma, podemos afirmar por tanto:

Algunos tipos de Amplificadores operacionales:AMPLIFICADOR NO INVERSOREste circuito presenta como caracterstica ms destacable su capacidad para mantener la fase de la seal. El anlisis se realiza de forma anloga al anterior.

Se ha razonado que la diferencia de tensin en las patillas de entrada del amplificador operacional ha de ser nula, por lo que la tensin presente en la patilla inversora ser la misma que la presente en la no-inversora. Por hallarse las resistencias R1 y R2 en serie, la corriente que las atravesar ser la misma y conocida, ya que sabemos el valor de R1 y las tensiones en sus extremos (Vin y 0):

Resulta sencillo despejar de esta expresin la ganancia:

Algunos tipos de Amplificadores operacionales:AMPLIFICADOR MEZCLADOR O SUMADOREsencialmente no es mas que un amplificador en configuracin inversora. Difiere de este ltimo en la red resistiva empleada en sustitucin de la resistencia R1 utilizada en el ejemplo de configuracin inversora.

El desarrollo matemtico es el mismo. Debido a la ganancia de tensin infinita del amplificador para que la tensin de salida sea un nmero finito la tensin de entrada debe ser nula. Puesto que una de las patillas (la no-inversora en este caso) se encuentra conectada a tierra a travs de la resistencia Re, la otra patilla (patilla inversora) debe presentar tambin este valor. Debido a la impedancia de entrada infinita del amplificador, la suma de intensidades que atraviesen las resistencias R1,R2,...Rn ser igual a la intensidad que atraviese la resistencia Rs (segn la primera ley de Kirchhoff). Por tanto podemos afirmar que:

Despejando la tensin de salida:

Al llegar a este punto se debe particularizar la presente configuracin para obtener un sumador. Si se afirma la igualdad entre las resistencias R1=R2=...=Rn y adems se hace que este valor coincida con el de la resistencia Ro se obtiene una tensin de salida igual a la suma algebraica de tensiones de entrada (con la correspondiente inversin de fase). Ntese la importancia de esta particularizacin para la comprensin de los antiguos calculadores analgicos: