Aplicaciones de amplificador operacional

Se dice que un circuito es linear, si existe una relación lineal entre su entrada y la salida. De manera similar, se dice que un circuito esnon-linear, si existe una relación no lineal entre su entrada y salida.

Los amplificadores operacionales se pueden utilizar tanto en aplicaciones lineales como no lineales. Las siguientes son las aplicaciones básicas del amplificador operacional:

• Amplificador inversor
• Amplificador no inversor
• Seguidor de voltaje

Este capítulo analiza estas aplicaciones básicas en detalle.

Amplificador inversor

Un amplificador inversor toma la entrada a través de su terminal inversor a través de una resistencia $ R_ {1} $, y produce su versión amplificada como salida. Este amplificador no solo amplifica la entrada sino que también la invierte (cambia de signo).

los circuit diagram de un amplificador inversor se muestra en la siguiente figura:

Tenga en cuenta que para un amplificador operacional, el voltaje en el terminal de entrada inversora es igual al voltaje en su terminal de entrada no inversora. Físicamente, no hay ningún cortocircuito entre esos dos terminales, perovirtually, ellos están en short juntos.

En el circuito que se muestra arriba, el terminal de entrada no inversora está conectado a tierra. Eso significa que se aplica cero voltios en el terminal de entrada no inversora del amplificador operacional.

De acuerdo con la virtual short concept, el voltaje en el terminal de entrada inversora de un amplificador operacional será cero voltios.

los nodal equation en el nodo de esta terminal se muestra a continuación:

$$ \ frac {0-V_i} {R_1} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$

$$ => \ frac {-V_i} {R_1} = \ frac {V_0} {R_f} $$

$$ => V_ {0} = \ left (\ frac {-R_f} {R_1} \ right) V_ {t} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = \ frac {-R_f} {R_1} $$

La relación entre el voltaje de salida $ V_ {0} $ y el voltaje de entrada $ V_ {i} $ es la ganancia de voltaje o la ganancia del amplificador. Por lo tanto, losgain of inverting amplifier es igual a $ - \ frac {R_f} {R_1} $.

Tenga en cuenta que la ganancia del amplificador inversor tiene un negative sign. Indica que existe una diferencia de fase de 180 ⁰ entre la entrada y la salida.

Amplificador no inversor

Un amplificador no inversor toma la entrada a través de su terminal no inversor y produce su versión amplificada como salida. Como sugiere el nombre, este amplificador solo amplifica la entrada, sin invertir ni cambiar el signo de la salida.

los circuit diagram de un amplificador no inversor se muestra en la siguiente figura:

En el circuito anterior, el voltaje de entrada $ V_ {i} $ se aplica directamente al terminal de entrada no inversora del amplificador operacional. Entonces, el voltaje en la terminal de entrada no inversora del amplificador operacional será $ V_ {i} $.

Mediante el uso voltage division principle, podemos calcular el voltaje en el terminal de entrada inversora del amplificador operacional como se muestra a continuación:

$$ => V_ {1} = V_ {0} \ left (\ frac {R_1} {R_1 + R_f} \ right) $$

De acuerdo con la virtual short concept, el voltaje en el terminal de entrada inversora de un amplificador operacional es el mismo que el voltaje en su terminal de entrada no inversora.

$$ => V_ {1} = V_ {i} $$

$$ => V_ {0} \ left (\ frac {R_1} {R_1 + R_f} \ right) = V_ {i} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = \ frac {R_1 + R_f} {R_1} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = 1 + \ frac {R_f} {R_1} $$

Ahora, la relación entre el voltaje de salida $ V_ {0} $ y el voltaje de entrada $ V_ {i} $ o la ganancia de voltaje o gain of the non-inverting amplifier es igual a $ 1 + \ frac {R_f} {R_1} $.

Tenga en cuenta que la ganancia del amplificador no inversor tiene un positive sign. Indica que no hay diferencia de fase entre la entrada y la salida.

Seguidor de voltaje

UN voltage followeres un circuito electrónico, que produce una salida que sigue el voltaje de entrada. Es un caso especial de amplificador no inversor.

Si consideramos el valor de la resistencia de retroalimentación, $ R_ {f} $ como cero ohmios y (o) el valor de la resistencia, 1 como infinitos ohmios, entonces un amplificador no inversor se convierte en seguidor de voltaje. loscircuit diagram de un seguidor de voltaje se muestra en la siguiente figura:

En el circuito anterior, el voltaje de entrada $ V_ {i} $ se aplica directamente al terminal de entrada no inversora del amplificador operacional. Entonces, el voltaje en la terminal de entrada no inversora del amplificador operacional es igual a $ V_ {i} $. Aquí, la salida está conectada directamente al terminal de entrada inversora del opamp. Por lo tanto, el voltaje en la terminal de entrada inversora del amplificador operacional es igual a $ V_ {0} $.

De acuerdo con la virtual short concept, el voltaje en el terminal de entrada inversora del amplificador operacional es el mismo que el voltaje en su terminal de entrada no inversora.

$$ => V_ {0} = V_ {i} $$

Entonces, el voltaje de salida $ V_ {0} $ de un seguidor de voltaje es igual a su voltaje de entrada $ V_ {i} $.

Por lo tanto, la gain of a voltage follower es igual a uno ya que, tanto el voltaje de salida $ V_ {0} $ como el voltaje de entrada $ V_ {i} $ del seguidor de voltaje son iguales.