El Amplificador Operacional III: Configuraciones Básicas

En este nuevo tutorial sobre Amplificadores Operacionales(AO) aprenderemos como analizar matemáticamente las configuraciones básicas de AO. En cada ejemplo siempre tendremos un imagen del esquema con el UA741 .

En primer lugar analizaremos las dos configuraciones mas comunes con realimentación negativa, la inversora y la no inversora. Para ello, en primer lugar, debemos conocer el principio de tierras virtuales: La entrada inversora y no inversora del AO tienen el mismo voltaje.

La primera configuración que veremos es la inversora:

Sabemos que la intensidades que recorren las resistencias R1 y R2 son iguales, ya que la entrada del AO tiene una resistencia infinita. Y por el principio de tierras virtuales sabemos que el voltaje en la entrada inversora es igual al de la no inversora que en este caso es 0. Sabiendo esto y  aplicando la ley de Ohm y el método de nudos, la resolución es sencilla:

Finalmente despejamos y nos queda la siguiente formula de la ganancia:

Quedando la ganancia del sistema como el consciente de la resistencia de realimentación por la resistencia de entrada a la patilla inversora. Ya que el voltaje de entrada va a la entrada inversora el sistema tiene ganancia negativa como se ve en la fórmula. En contraposición a esta configuración encontramos la no inversora en la que como su nombre da a entender, no constara de ganancia negativa:

 

 

 

 

 

El análisis sería análogo al anterior:

Despejamos y obtenemos la fórmula de la ganancia:

Efectivamente la ganancia es positiva, ya que el voltaje de entrada es introducido por la patilla no inversora. También podemos resaltar como se puede apreciar en la fórmula que, esta nunca podrá se menor o igual a 1.

A continuación analizaremos otra configuración típica de los AO, el sumador inversor:

 

 

 

 

Despejamos y obtenemos la siguiente ganancia:

Como podemos ver en la fórmula, esta configuración nos puede permitir hacer una suma ponderada en función de las resistencias correspondientes a cada entrada de voltaje.

A continuación veremos unos ejemplos de configuraciones que constan con condensadores, estas configuraciones son muy importantes porque con los condensadores y los AO podremos hacer filtros activos. Para analizar estos circuitos debemos saber que la intensidad que pasa por un condensador es:

 

Dicho esto la primera configuración que nos encontramos será el integrador simple:

 

De modo que la configuración nos permitirá integrar la señal que introducimos por la entrada. En la siguiente imagen hemos introducido una señal alterna cuadrada de color amarillo y podemos ver que su integral es la onda de color verde introducida. También se puede apreciar como la ganancia es negativa:

 

Complementaria a la anterior, la configuración de derivador simple:

 

Para este caso la imagen del ejemplo anterior nos puede servir, si la señal de entrada de entrada fuera la triangular y la paramos por el derivador simple obtendríamos la señal cuadrada.

Con esto termina este tutorial, de análisis de AO siguiendo los pasos que habéis visto y el principio de tierras virtuales el análisis de este tipo de configuraciones no os resultará muy complicado. Suerte y hasta el próximo tutorial.