Amplificadores operacionales
Un amplificador operacional, o amplificador operacional, es un amplificador diferencial de ganancia muy alta con alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida. Los amplificadores operacionales se utilizan típicamente para proporcionar cambios de amplitud de voltaje, osciladores, circuitos de filtro, etc. Un amplificador operacional puede contener varias etapas de amplificador diferencial para lograr una ganancia de voltaje muy alta.
Este es un amplificador diferencial de alta ganancia que utiliza acoplamiento directo entre la salida y la entrada. Esto es adecuado para operaciones de CC y CA. Los amplificadores operacionales realizan numerosas funciones electrónicas como dispositivos de instrumentación, generadores de señales, filtros activos, etc. además de diversas operaciones matemáticas. Este dispositivo versátil también se utiliza en muchas aplicaciones no lineales, como comparadores de voltaje, convertidores de analógico a digital y convertidores de digital a analógico, amplificadores logarítmicos, generadores de funciones no lineales, etc.
Amplificador diferencial básico
La siguiente ilustración muestra un amplificador diferencial básico:
En la figura anterior -
VDI = entrada diferencial
VDI= V 1 - V 2
VDO = salida diferencial
VDO= V C1 - V C2
Este amplificador amplifica la diferencia entre las dos señales de entrada, V 1 y V 2 .
Ganancia de voltaje diferencial,
$$ A_d = \ frac {V_ {DO}} {V_ {DI}} $$
y
$$ A_d = \ frac {(V_ {C1} - V_ {C2})} {V_ {DI}} $$
Como se muestra en la siguiente figura, el amplificador operacional básico consta de tres etapas:
Etapa de entrada
Esta es la primera etapa y tiene las siguientes características.
- CMR alto (rechazo de modo común)
- Impedancia de entrada alta
- Ancho de banda ancha
- Desplazamiento de entrada bajo (CC)
Estas son algunas características importantes para el rendimiento del amplificador operacional. Esta etapa consta de una etapa de amplificador diferencial y un transistor está polarizado para que actúe como una fuente de corriente constante. La fuente de corriente constante aumenta en gran medida la CMR del amplificador diferencial.
A continuación se muestran las dos entradas al amplificador diferencial:
- V 1 = entrada no inversora
- V 2 = Entrada inversora
Etapa intermedia
Esta es la segunda etapa y está diseñada para obtener mejores ganancias de voltaje y corriente. La ganancia de corriente es necesaria para suministrar suficiente corriente para impulsar la etapa de salida, donde se genera la mayor parte de la potencia del amplificador operacional. Esta etapa consta de uno o más amplificadores diferenciales seguidos de un seguidor de emisor y una etapa de cambio de nivel de CC. El circuito de cambio de nivel permite que un amplificador tenga dos entradas diferenciales con una sola salida.
| V fuera = + ve | cuando V 1 > V 2 |
| V fuera = -ve | cuando V 2 <V 1 |
| V fuera = 0 | cuando V 1 = V 2 |
Etapa de salida
Esta es la última etapa del amplificador operacional y está diseñada para tener una impedancia de salida baja. Esto proporciona la corriente necesaria para impulsar la carga. Se extraerá más o menos corriente de la etapa de salida a medida que varíe la carga. Por tanto, es fundamental que la etapa anterior funcione sin verse influida por la carga de salida. Este requisito se cumple diseñando esta etapa para que tenga una alta impedancia de entrada y una alta ganancia de corriente, pero con baja impedancia de salida.
El amplificador operacional tiene dos entradas: Non-inverting input y Inverting input.
La figura anterior muestra el tipo inversor de amplificador operacional. Una señal que se aplica en el terminal de entrada inversora se amplifica, sin embargo, la señal de salida está desfasada 180 grados con la señal de entrada. Una señal aplicada en el terminal de entrada no inversora se amplifica y la señal de salida está en fase con la señal de entrada.
El amplificador operacional se puede conectar en una gran cantidad de circuitos para proporcionar varias características operativas.