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Amplificadores Operacionales

Autor: Hugo Victoria
Curso:
9/10 (3 opiniones) |13109 alumnos|Fecha publicación: 13/09/2005
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Capítulo 5:

 Amplificador inversor

Vamos a ir montando paso a paso un amplificador inversor y lo irás entendiendo paso a paso. Partimos de nuestro amplificador operacional:

Amplificador inversor

Ahora le vamos a añadir una resistencia R1 desde la entrada + a masa:

Amplificador inversor

Tienes que recordar que la corriente que entra por cualquiera de las dos entradas del operacional es cero, por lo tanto no circulará corriente por R1 y la tensión en la entrada + será 0 (V=I*R1=0*R1=0). Es lo mismo que si conectáramos la entrada + a masa directamente, pero se pone una resistencia porque el circuito trabaja mejor. puedes probar a no ponerla y verás que el circuito también funciona.

A continuación le ponemos la realimentación negativa mediante una resistencia R2:

Amplificador inversor

Ya podemos decir que estamos ante un circuito con realimentación negativa, asi que podemos decir que la tensión en la entrada + es igual a la tension de la entrada -, es decir, 0.

Pero nos falta por poner la entrada del circuito, la entrada la pondremos mediante R3 de la siguiente manera:

Amplificador inversor

Este es el amplificador inversor completo, y todo lo que hemos dicho hasta ahora se cumple, así que pasemos a analizarlo. Para ello nos apoyaremos en el siguiente gráfico, que muestra todas las corrientes y tensiones del circuito:

Amplificador inversor

Todos los circuitos con operacionales se analizan de forma muy parecida, asi que presta atención. Buscamos una ecuación matemática que nos relacione la entrada con la salida. Primero hayamos la expresión de la corriente de entrada I1. Para ello tienes que tener en cuenta la tensión a la que esta sometida R3. Que será Vin-0=Vin. Siempre la tensión en una resistencia vendrá dada según la dirección en que pintemos la corriente, y será: la tensión del lado de la resistencia por donde entra la corriente menos la tensión del lado de la resistencia por donde sale. Por lo tanto según la ecuación:

Vin = I1 * R3

I1 =Vin / R3

Si observamos la figura y recordamos que por la entrada del operacional no iba corriente alguna llegamos a la conclusión de que I2 = I1, así que calcularemos de la misma forma I2 y la igualaremos a I1. Según esto escribiremos:

0 - Vout = I2 * R2

- Vout = I2 * R2

I2 =- Vout / R2

Igualando I2 = I1:

I2 = I1

- Vout / R2 = Vin / R3

- Vout = Vin * (R2 / R3)

Vout = -Vin * (R2 / R3)

Según la expresión obtenida llegamos a la conclusión de que la tensión de salida Vout es la de entrada cambiada de signo y multiplicado por una constante (R2/R3). A esto se le llama ganancia del circuito. Este circuito tiene una ganancia (Av) negativa de -(R2/R3) y por lo tanto podemos escribir que:

Vout = Av * Vin

Aplicación práctica:

Para que veas que todo lo que se ha dicho es cierto te invito a que montes el siguiente circuito y compruebes tu mismo con un voltímetro que todo esto se cumple en la práctica. El amplificador operacional empleado es el 741:

Amplificador inversor

En este circuito la Av = - 56K / 27K = -2,07 para la comprobación puedes seguir los siguientes puntos:

Ajustar Vin mediante el potenciómetro a 4 voltios Medir Vout con respecto a masa y comprobar que Vout = -2,07 * Vin = 8,28V (se aproxima mucho, ten en cuenta las tolerancias de las resistencias) Medir las tensiones en las entradas + y - y comprobar que son 0 voltios Cambiar Vin y volver a medir Vout, comprueba que al aumentar Vin llega un momento en el que la salida del operacional no puede seguir bajando, habrás llegado a la "tensión de saturación" del operacional. Al disminuir Vin acabará pasando lo mismo con la salida. Prueba a quitar R1 y conecta la entrada no inversora directamente a masa. El circuito sigue funcionando correctamente, sin embargo es aconsejable la colocación de esta resistencia R1 y ha de ser de valor:

R1 = (R3 * R2) / (R3 + R2)

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