• Aplificador operacional

Configuraciones basicas

Amplificador inversor. La ganancia en tensión del amplificador inversor (figura 8.5) se obtiene analizando el circuito y aplicando las características del OA ideal. Si las corrientes a través de las líneas de entrada son nulas, se cumple

En el OA ideal Vn=Vp. Pero en este caso Vp=0 ⇒ Vn=0, y por ello, a este nudo se le denomina masa virtual al tener una tensión de 0. Si Vn=0, sustituyendo en la ecuación 8.5 resulta que la ganancia vale

El término inversor es debido al signo negativo de esta expresión que indica un desfase de 180º entre la entrada y salida. La impedancia de entrada de este circuito es R1.

Amplificador no-inversor. La ganancia en tensión del amplificador no-inversor (figura 8.6) se resuelve de manera similar al anterior caso a partir de las siguientes ecuaciones

resultando que

La impedancia de entrada es ∞.

Amplificador seguidor. Por último, la configuración seguidor (figura 8.7) tiene una ganancia AV=1, pero la impedancia de entrada y salida de este circuito valen Zi≅AdRi y Zo~Ro/Ad, siendo Ri y Ro las impedencias de entrada y salida del OA. Por ejemplo, el 741 tiene las siguientes características: Ad=200.000, Ri=1MΩ y Ro=75Ω. Aplicando las anteriores relaciones, se obtiene que las impedancias de entrada y salida del seguidor valen Zi=2 1010Ω y Zo=3.7 10-4 Ω.

Otras configuraciones básicas del OA

Amplificador sumador. El circuito mostrado en la figura 8.8, como su propio nombre indica, permite sumar algebraicamente varias señales analógicas. La tensión de salida se expresa en términos de la tensión de entrada como

Amplificador restador. Analizando el circuito de la figura 8.9, fácilmente se obtiene la siguiente expresión

Si se verifica la siguiente relación entre las resistencias

se obtiene la expresión simplificada que indica como la tensión de salida es función de la diferencia de las
tensiones de entrada:

Integrador y derivador. Un integrador se obtiene sustituyendo en la configuración inversora la resistencia de realimentación por un condensador. La relación que existe entre la tensión y corriente a través de un condensador es

Al aplicar esta ecuación al circuito de la figura 8.10.a resulta que la tensión de salida es la integral de una señal analógica a la entrada

donde Cte depende de la carga inicial del condensador. El circuito dual mostrado en la figura 8.10.b
implementa la ecuación diferencial

Logarítmico y antilogarítmico (exponencial). Un amplificador inversor cuya resistencia de realimentación es sustituida por un diodo, tal como se muestra en la figura 8.11.a, se comporta como un circuito cuya salida es proporcional al logaritmo de la tensión de entrada. Esta relación se obtiene a partir de la característica tensióncorriente del diodo que aplicado a este circuito es

En el caso de que -Vo/ ηVT>>1,el 1 es despreciable frente al término exponencial. Y como Vi=IdR, la relación logarítmica buscada es

La figura 8.11.b describe la versión del amplificador logarítmico basado en un transistor bipolar NPN. La versión dual de estos circuitos se indican en las figuras 8.12.a y 8.12.b. Fácilmente se comprueba que la expresión de este amplificador exponencial es