INTRODUCCIÓN
En 1965, la compañía Fairchild Semiconductor introdujo en el mercado el uA709, el primer amplificador operacional monolítico ampliamente usado. Aunque disfrutó de un gran éxito, esta primero generación de amplificadores operacionales tenía muchas desventajas. Este hecho condujo a fabricar un amplificador operacional mejorado, el uA741. Debido a que es muy barato y sencillo de usar, el uA741 ha tenido un enorme éxito. Otros diseños del 741 han aparecido a partir de entonces en el mercado. Por ejemplo, Motorola produce el MC1741, National Semiconductor el LM741 y Texas Instruments el SN72741. Todos estos amplificadores operacionales son equivalentes al uA741, ya que tienen las mismas especificaciones en sus hojas de características. Para simplificar el nombre, la mayoría de la gente ha evitado los prefijos y a este amplificador operacional de gran uso se le llama simplemente 741.
Son llamados amplificadores operacionales porque podemos encontrar circuitos montados a base de estos amplificadores que realizan operaciones matemáticas, como por ejemplo sumadores, diferenciadores, integradores, comparadores… Etc. Son elementos muy usados en la electrónica analógica, como podrás comprobar en esta página, tienen un montón de aplicaciones.
FUNDAMENTOS
La alimentación del circuito se realiza por medio de dos fuentes de alimentación (alimentación simétrica), es desir que se conecta una en la pata Vs+ con voltaje positivo y otra con voltaje negativo en la pata Vs- que se muestran en la imagen siguiente,el terminal de referencia de tensiones (masa) no está conectado directamente al amplificador operacional. La referencia de tensiones debe realizarse a través de elementos
externos al operacional tales como resistencias.
Símbolo del amplificador operacional
Símbolo del Op-Amp
SEGUIDOR
Es aquel circuito que proporciona a la salida la misma tensión que a la entrada.Se usa como un buffer, para eliminar efectos de carga o para adaptar impedancias (conectar un dispositivo con gran impedancia a otro con baja impedancia y viceversa).
Presenta la ventaja de que la impedancia de entrada es muy elevada, la de salida prácticamente nula, y puede ser útil, por ejemplo, para poder leer la tensión de un sensor con una intensidad muy pequeña que no afecte apenas a la medición. De hecho, es un circuito muy recomendado para realizar medidas de tensión lo más exactas posibles, pues al medir la tensión del sensor, la corriente pasa tanto por el sensor como por el voltímetro y la tensión a la entrada del voltímetro dependerá de la relación entre la resistencia del voltímetro y la resistencia del resto del conjunto formado por sensor, cableado y conexiones.
Seguidor
NO INVERSOR
Como observamos en la siguiente imagen, la tensión de entrada, se aplica al pin positivo, pero como conocemos que la ganancia del amplificador operacional es muy grande, el voltaje en el pin positivo es igual al voltaje en el pin negativo y positivo, conociendo el voltaje en el pin negativo podemos calcular la relación que existe entre el voltaje de salida con el voltaje de entrada haciendo uso de un pequeño divisor de tensión.
No inversor
INVERSOR
Se llama así porque la señal de salida es inversa a la de la entrada, en polaridad, aunque puede ser mayor, igual o menor dependiendo esto de la ganancia que le demos al amplificador en lazo cerrado. La señal, como vemos en la figura, se aplica al terminal inversor o negativo del amplificador y el positivo o no inversor se lleva a tierra.La resistencia R2, que va desde la salida al terminal de entrada negativo, se llama de retroalimentación.
Inversor
.
SUMADOR
El amplificador sumador es un dispositivo versátil, útil para combinar señales. Se pueden añadir directamente las señales, o bien cambiar la escala para que se adapten a una predeterminada regla de combinación.
Sumador inversor
ANÁLISIS MATEMÁTICO
Sumador inversor
V = -[(559kΩ/5.6kΩ)(25mV)+(559kΩ/21.8kΩ)(25mV)]
V = -[ 2.4V+0.6V] V=-3V
Seguidor
Vin = Vout
Vin = -20mV.
Sumador inversor (Vo)
V = -[(329kΩ/5.6kΩ)(-20mV)+(329kΩ/21.8kΩ)(-3V)]
V = -[(-11.75mV-13.623V)]
V = 13.63V
SIMULACIÓN
En la figura siguiente se puede observar un circuito con tres amplificadores operacionales conectados entre si con configuraciones diferentes. A cada amplificador se le tomo la medición a la salida.
IMPLEMENTACIÓN PRACTICA
Circuito de la practica en proto
Resultado de la medición de la salida del amplificador operacional que funciona como seguidor.
Resultado de la medición de la salida del amplificador operacional que funciona como sumador inversor.
Resultado de la medición de la salida del amplificador operacional sumador que es la salida final de todo el circuito.
tabla de los resultados de la mediciones
CONCLUSIONES
Durante la realización de esta practica, se a podido comprender con claridad como es el comportamiento y la funcionalidad de los amplificadores operacionales y sus diferentes configuraciones. A de mas de eso también se aprendió como se conectan los amplificadores operacionales,que están encapsulados como un circuito integrado.
Pablo Arcudia 