1. Cuando uno encuentra una ocasión de emprender nuevas experiencias, se atreve con montajes en cuya utilidad y
repercusión nunca creyó, así me vi en este tratado en el que teorizando me metí. Este artículo empezó siendo una
recopilación de distintos tratados obre el tema que vi en la red y que me planteó cierta curiosidad, probé a realizar un
primer documento teórico que describiera en español los puntos más importantes según un criterio generalizado, esto
fue por el mes de junio del 2004. Es evidente que el esquema de principio utilizado para rellenar el artículo, no es
mío. Luego fueron apareciendo consultas, dudas y por este motivo, decidí realizar un montaje que me demostrara su
efectividad.
Gran sorpresa la mía, en principio mi circuito no reproducía ningún sonido esperado, decidí tomar más en serio el
circuito y me impliqué en su depuración, me llevó bastante tiempo. Casualmente tuve que acudir a mi médico Dr.
Buaki Botuy por cosas de salud, al que agradezco su colaboración, amablemente me prestó uno de sus „estetos‟ y
realicé ciertas pruebas que me ayudaron, con todo esto pensé que sería un buen motivo para lanzarlo a la red y pedir a
nuestros lectores que se implicaran en su depuración por lo que alentamos a todos para que, aporten sus experiencias
y conocimientos sobre amplificación, filtros pasa bajos, pasa banda y cualquier modo de conseguir que el circuito
funcione, con estabilidad y calidad. Si, encontramos foros sobre este particular en inglés, en francés, italiano, ¿por
que no en español?, es que los que utilizamos el castellano para expresarnos pasamos de estos temas, sinceramente,
creo que no.
Introducción.
En nuestros tiempos, el estetoscopio también conocido como fonendoscopio, es un
dispositivo usado en medicina para oír los sonidos internos del cuerpo humano; fue
inventado por René-Théophile-Hyacinthe Laennec en 1816. Generalmente usado en la
auscultación de los latidos cardíacos o lo ruidos respiratorios mayormente, aunque
algunas veces, también se usa para objetivar otros ruidos, por lo que estos dispositivos
no solamente son útiles para los doctores.
Son muchos los que los utilizan estos sensores en sus distintos formatos, son usados
por: los aficionados, los exterminadores o anti-plagicidas, otros para espiar y un gran
número de otras aplicaciones. Es una de las herramientas utilizadas en operaciones de
búsqueda y rescate en emergencia LPA (Localizador de Personas Atrapadas), basan su
funcionamiento prolongando el sentido del oído humano mediante sistemas
electrónicos, son de gran ayuda en estas labores en catástrofes en el mundo.
Los estetoscopios estándares no proporcionan ninguna amplificación, lo que viene a
limitar su uso. Este circuito utiliza circuitos amplificadores operacionales diferenciales
para amplificar más que un estetoscopio estándar e incluye filtros activos pasa banda
para eliminar frecuencias indeseadas y el ruido de fondo.
Descripción.

2. Un estetoscopio electrónico como se ha indicado puede tener una considerable mejora
sobre un estetoscopio acústico. Este es más sensible, tiene una mejor respuesta a la
frecuencia y tiene un control de volumen para reducir el nivel cuando el ruido es
molesto. El estetoscopio electrónico es más adecuado, la potencia y ganancia con los
auriculares unidos en paralelo reproducen el sonido en fase, más natural por ambas
unidades auriculares.
Varios artículos que describen su construcción han sido publicados en revistas de
electrónica y otros en la red. En estas unidades, el ruido analizado es recogido por la
sonda, luego amplificado y por último enviado a los auriculares. Trataremos de describir
los pasos y analizar el circuito que permite su construcción.
La sonda.
Cuando utilizamos una sonda como receptor de sonidos, debemos tener en cuenta los
sonidos que esperamos escuchar y según el caso tenemos tres opciones: sonda por
vibraciones, micrófono sonda y en caso de cardiógrafos por interferencia de luz.
Una sonda para vibraciones, puede ser un elemento piezoeléctrico cerámico conocido
como „buzzer‟ que nos permitirá captar las vibraciones procedentes de la carcoma,
ruidos de un motor o vibraciones sísmicas o similares. Otra aplicación es, en la
localización de personas que permanecen con vida en situaciones de derrumbes y
terremotos en catástrofes.
Un elemento piezo, mostrado a la derecha, cuando se usa como fuente de sonido, no
puede producir frecuencias bajas, debido al pequeño tamaño y rigidez del elemento que
vibra, en cambio, cuando se usa como detector, evidentemente tiene una buena
respuesta en baja frecuencia. Asimismo el pequeño diafragma de un micrófono no
podría producir bajas frecuencias, por esto no es eficaz en la recepción de súper bajas
frecuencias. La sonda piezo, se utiliza en contadas ocasiones y responde a la necesidad
de establecer el origen de ciertas vibraciones, es colocada en contacto directo con las
fuentes sospechosas de ruido y vibraciones.
Sin embargo para oír los latidos del corazón, es más adecuado el empleo
preferentemente del micrófono sonda o en todo caso la interferencia del rayo de luz
sobre el flujo sanguíneo. La imagen de la derecha muestra el esquema de construcción
del detector.

3. El ruido es recogido por la sonda, la mayor parte de sondas usan un pequeño elemento
de micrófono como sonda que recoge sonidos del aire, los usados en clínicas de
supervisión y cuidados intensivos, así como en quirófanos por su comodidad y
fiabilidad utilizan una pinza sobre un dedo, en su interior un rayo de luz infrarroja es
interceptado por el flujo de la corriente sanguínea y esto se amplifica y muestra
mediante un contador.
En algunas aplicaciones con un micrófono, la sonda no tiene que ponerse en contacto
directo con la fuente ruidosa. Para algunos ruidos, una sonda de micrófono es mejor,
como se aplica cerca de la fuente de ruido, el sonido en los auriculares se hace
más fuerte.
En nuestra aplicación usaremos una sonda micrófono, para el cual emplearemos uno
tipo „electret‟ por su alta impedancia. El elemento de micrófono en la sonda de
micrófono se conecta directamente a la entrada del preamplificador, mediante cable
apantallado, la señal obtenida del micrófono ataca la entrada de muy alta impedancia del
primer amplificador U1, requisito necesario en el
proyecto por las características exigidas.
Si lo que pretendemos es escuchar los latidos del corazón, es necesario pensar que el
cuerpo humano ejerce la función de absorber gran parte de los sonidos generados, así
que a la hora de amplificar dichos sonidos tendremos mucho cuidado de plantear los
filtros adecuados en cada paso y siempre que sea posible verificar mediante un
osciloscopio si están bien aplicados, a su salida aplicaremos un amplificador de cierta
calidad. A la derecha se muestra el esquema de principio del CI LM386 con una
ganancia en tensión de 200.
Hay un elemento decisivo que en ninguna publicación he visto descrito y no se
menciona ni de pasada, me refiero a la campana captora, si disponemos de uno, es
donde aplicaremos el micrófono mediante un pequeño trozo de tubo de goma para que
reciba los sonidos que la campana recoge y luego puedan amplificarse. Su construcción
influye de gran manera en los resultados.

4. En las imágenes de la derecha apreciam os la pieza
más decisiva del estetoscopio, la campana de sonido y a su lado el corte transversal con
los elementos que la componen, es muy simple pero efectivo, el cuerpo es de metal, el
diafragma es un disco de material elástico delgado rígido, el conducto, donde
conectamos el tubo de goma y micrófono y además está la cámara que al ser cónica
concentrará el sonido que le llega.
El esquema.
Fig. 01
El esquema como se ve, comprende una serie de filtros activos U1-U2 y U3, que se
encargan de filtrar y amplificar la señal de sonido que recogió la sonda y se entrega al
amplificador de audio U5, quien se encarga de su optimización. U4 permite observar el
ritmo de los sonidos captados por la sonda de forma óptica por el doble diodo LED D1.
Así pues, la señal de salida del micrófono se amplifica mediante el amplificador U1, se
envía a un filtro activo pasa banda de segundo orden, construido mediante el segundo
amplificador U2 y la realimentación obtenida por C4 y R7 (ver más abajo este filtro),
que nos entrega la señal convenientemente amplificada por U3, en este punto se deriva
dicha señal, por un lado utilizando un amplificador U4, que activará un indicador
óptico, un diodo led bicolor; por otro lado, la señal del amplificador U3, se aplica al
amplificador de audio U5 en este caso de 1W, constituido por un LM386 con unos
pocos componentes, con el que mediante unos auriculares de alta impedancia, podremos
escuchar los sonidos o los subsonidos captados.
En la práctica, después de varios intentos y pruebas sobre este circuito y haber probado
distintos tipos de filtros para la segunda etapa, la más crucial y determinante, encargada
del filtro activo pasa banda, que ha de ser muy elaborada, pues debe dejar pasar el soplo

5. del sonido detectado por la sonda (micro) y no la frecuencia introducida de red o ruidos
circundantes, que normalmente se reintroducen incluso por carga del cuerpo humano,
finalmente he optado por el mostrado.
Se recomienda cortar todos los terminales de los componentes, lo más cortos posible así
como el cable coaxial desde el micrófono al circuito impreso, debe mantenerse bastante
corto. Tener en cuenta que cuando trabajamos en amplificaciones de audio con
frecuencias tan bajas, hasta las pistas del circuito impreso se comportan como antenas
introduciendo ruidos en la propia amplificación.
Una premisa de seguridad, cuando se aplican electrodos o sondas sobre el cuerpo
humano, se recomienda utilizar baterías para la alimentación siempre que sea posible o
en último caso por seguridad, transformadores separadores galvánicos. Se debe
considerar utilizar dos baterías o pilas de 9 Voltios, preferible a utilizar la energía de red
de CA, por muy buena que sea la fuente de alimentación, siempre se „cuela‟ el molesto
ruido de la ondulación de alterna (CA).
El filtro pasa banda original, parece confuso, a la derecha
configurado como es más normal. Cada uno puede realizar sus cálculos de los filtros
para comprender mejor su función y pruebe el que mejor se adapte a su caso, sin
embargo estoy completamente seguro que éste cumple las expectativas que se
pretenden.
Debería emplearse dos filtros pasa bajos con banda pasante de 10Hz, seguidos de un par
de filtros pasa altos con una banda pasante de 100Hz, las resistencias a usar deben ser
del 1% para un valor mas preciso y lograr entre 60 y 80dB. En cuanto a las formulas,
son las habituales:
Filtro pasa altos: Rpa = V2 / 2pi fc Cpa Filtro pasa bajos: Rpb = 1 / 2pi V2 fc Cpb
Para los cálculos, los datos que disponemos son:
Frecuencia de corte pasa altos fc = 10 Hz, C3 y C4 entre 1nf y 100nf
Frecuencia de corte pasa bajos fc = 100Hz, C5 sobre 1uf
El operacional a usar es responsable de la calidad que quieras obtener, así pues, yo
usaría un INA114 para instrumentación o similar un bifet como el TL084. En el
amplificador de audio original se utilizaba un LM741, en esta actualización utilizaremos
el amplificador de audio LM386 con una configuración que entrega una ganancia entre
20 y 200. El filtro pasa bajos pasivo de salida formado por C9 y R14, debe acercarse en
sus valores a los descritos, su función es evitar en parte, los ruidos generados por los
picos de la amplificación recortándolos.

6. Realización práctica.
Debido al interés despertado por este artículo, me veo gratamente obligado a ampliar
con detalles la realización de este práctico estetoscopio con el circuito práctico del
amplificador que incluye el pequeño amplificador de audio para usar con auriculares.
El amplificador está compuesto básicamente por tres amplificadores
operacionales, configurando el primero como amplificador de alta impedancia de
entrada. La ganancia de un amplificador operacional [op-amp] como inversor viene
dada por la expresión de la derecha, así mismo, la impedancia de entrada del
amplificador, viene determinada por el valor que asignemos a R1.
En nuestro caso necesitamos que las señales en modo común no sean amplificadas para
evitar el ruido de los 50Hz provenientes de la red, esto lo conseguimos con el filtro
activo pasa-banda de la figura para las señales en modo común. La señal a la salida de
este amplificador ya podríamos utilizarla, sin embargo para discriminar aún más la señal
del ruido utilizamos un nuevo filtro activo en el tercer amplificador. El montaje se
puede realizar con un CI LM324 para que sea más compacto, el cual contiene 4
amplificadores diferenciales en la misma cápsula, idénticos al LM741.
Aprovechando mi experiencia con el amplificador LM386, éste requiere solo y unos
pocos componentes, funciona con alimentación única de 9V y auriculares estándar de
alta impedancia con control de volumen, conectando ambos auriculares en paralelo
obtenemos el efecto envolvente, mejor que ponerlos en serie, lo que produciría un
retardo por desfase en la audición.
En el circuito estetoscopio electrónico mostrado arriba, el LM386 en el esquema
general, no funciona a su máxima ganancia de tensión aproximada de 200 [46dB]; R11
es el control de volumen. En circuitos que usan el LM386, si se omite C6 entre las
patillas 1 y 8, la ganancia aproximadamente es 20 [26dB] y el condensador bypass C8
no se necesita. Se pueden obtener ganancias intermedias conectando una resistencia
1.200 ohmios en serie con C6; dan una ganancia aproximada de 50. R14 y C9 mejoran
la estabilidad del amplificador en alta frecuencia. En diferentes circuitos del LM386,
utilizan el condensador C10 de bypass de alimentación, es muy importante para
asegurar una amplificación estable.
El montaje del circuito lo hemos llevado a cabo mediante un tablero de pruebas
(‟protoboar‟), como el que se aprecia en la imagen de abajo. En dicha imagen se
muestra la disposición de los componentes como otra ayuda al principiante y como
referencia para no perdernos en el seguimiento del esquema. Puede apreciarse que
hemos utilizado como siempre los componentes más comunes y que resultan de fácil
localización en el comercio.

7. Fig. 02
A la izquierda destaca el micro, también destacan los cinco CI, cuatro de ellos son el
conocido LM741 y a la derecha el amplificador de audio LM386. Se hace hincapié en la
interconexión de este amplificador ya que de él depende la calidad del sonido resultante.
Puede utilizarse el circuito LM324 y obtener un montaje más compacto, ver imagen
siguiente.
Discusión.
Al conectar la alimentación y al conectar los auriculares no oye nada, a pesar de girar al
máximo el potenciómetro R11 o escucha un molesto ruido. Si no oye nada, sin duda
algo no está en su sitio, revise el circuito otra vez, le aseguro que ha de oírse algún tipo
de ruido, si el ruido es agudo, revise los valores de los condensadores, si por el contrario
oye un soplido o tableteo, baje un poco el volumen y trate de escuchar con atención, es
conveniente al principio acoplarse un poco al sonido que se escucha.
Que ni por esas, no oye el latido de su corazón, no importa que en su caso funciona
bien, lo ha de poder oír. Vaya, en ese caso es una las dos siguientes opciones, es
cuestión del micrófono o de los auriculares. Le aseguro que tuve que probar entre más
de siete modelos de micrófonos electret, hasta encontrar uno con 60dB de salida y no
crea que eso es todo, los mismos auriculares son un elemento que me llevó bastantes
quebraderos de cabeza, elija uno de alta impedancia es lo ideal.
Primero, debe poner el jack estéreo en paralelo para los dos auriculares de cierta calidad
y así oír ambas partes iguales, eso ayuda bastante.

8. Claro que a pesar de todo, esto sigue igual, sin oír los dichosos latidos de su corazón y
casi se queda sordo por los chirridos que llegan de todas partes, sin duda es cuestión del
electret. Va por buen camino.
En último lugar debe revisar la sonda captora, no sólo el micrófono, sino el conjunto,
del micro y la campana captora del sonido o mejor debería decir subsonido ya que los
sonidos son bajos entre 10 y 180 pulsos y claro modulados por una frecuencia baja
como un rumor.
Observe la imagen que presento a la derecha y aproveche algún
objeto cónico o construya con un par de tapones de botella una
especie de campana, debe sellar con una membrana de papel cebolla
la campana a 3 milímetros del borde y cuando esté seco, una segunda
membrana, ésta de material más rígido, plástico de un protector de
CD-ROM por ejemplo y péguelo en el borde exterior de la campana,
esto creará una cámara que nos permitirá obtener los sonidos que necesitamos.
En mi caso aproveche un casquillo o tapón cónico de metal, al que le practiqué un
agujero en el extremo cerrado con una broca del diámetro del electret para que quedara
ajustado, luego recorté un trozo de papel satinado un poco más pequeño que la tapa, de
espesor doble o poco más que una cuartilla de 90gramos y lo pegué en el extremo
ancho, luego use un trozo de plástico de un protector de CD-ROM del que recorté un
círculo del diámetro de la boca del casquillo y lo pegué, procuré que éste estuviera cerca
del anterior pero sin llegar a rozarlo, de modo que quedara una pequeña cámara de aire
entre ambos y eso es todo.
De cualquier modo alentamos a los lectores interesados a que, expresen sus dudas y
para intercambio de ideas contacten con el autor. Algunos estudiantes de medicina ya
han construido su propio esteto basado en este artículo y han obtenido nota en sus
presentación, lo cual me llena de orgullo porque me demuestra que a servido de
trampolín en sus estudios.
Notas:
11. 03-03-07 – Se modifica el filtro pasa bajos, para mejorar.
10. 05-12-06 – Se añaden formulas filtros pasa altos y pasa bajos.
9. 05-05-06 – Se añade el circuito usando el LM324.
8. 20-12-2004 – El actual.
7. 16-11-2004 – Se modifica el esquema.
6. 02-09-2004 – Modificado el error: LM385 por el adecuado LM386 Amplificador de
audio.
5. Los auriculares de alta impedancia tienen mejor respuesta.
4. R11 de 5K logarítmico, es el control de volumen.
3. Los + 9V y – 9V se puede obtener por dos baterías 9V unidas en serie y solapadas
ligeramente en la envoltura.
2. Tenga cuidado con el volumen, pues el exceso de nivel de ruidos puede dañar sus
oídos.
1. MIC1 es un montaje hecho aparte, de una cabeza de estetoscopio y un micrófono
electret de 20dB o más. Cortar la cabeza del estetoscopio y utilizar un pedazo pequeño
de tubo de goma, para ensamblarla en la cabeza, que entre roscada al micrófono.

9. El Estetoscopio, Electrónica Analógica Electrónico, Estetoscopio, LM386, LM741
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El Amplificador Operacional
2010/11/09 admin 3 comments
INTRODUCCIÓN.
Los amplificadores operacionales son, dispositivos compactos activos y lineales de alta
ganancia, diseñados para proporcionar la función de transferencia deseada. Un
amplificador operacional (A.O.) está compuesto por un circuito electrónico que tiene
dos entradas y una salida, como se describe mas adelante. La salida es la diferencia de
las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia): Vout = G·(V+ – V-).
Estos dispositivos se caracterizan por ser construidos en sus componentes más
genéricos, dispuestos de modo que en cada momento se puede acceder a los puntos
digamos “vitales” en donde se conectan los componentes externos cuya función es la de
permitir al usuario modificar la respuesta y transferencia del dispositivo.
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Un amplificador operacional (A.O. también op-amp), es un amplificador de alta
ganancia directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y
negativas, lo cual permite que optenga excursiones tanto por arriba como por debajo de
masa o punto de referencia que se considere. Se caracteriza especialmente por que su
respuesta en; frecuencia, cambio de fase y alta ganancia que se determina por la
realimentación introducida externamente. Por su concepción, presenta una alta
impedancia (Z) de entrada y muy baja de salida. Este es el símbolo:
En la figura, se observan dos patillas de alimentación bipolar (+Vs y -Vs), una entrada
no inversora (+V), una entrada inversora (-V) y una de salida (Vout), algunos como el
LM386, disponen de una patilla de bypass. El amplificador sólo responde a la diferencia
de tensión entre los dos terminales de entrada, no a su potencial común. Es decir, la
misión del A.O: es amplificar la diferencia de tensión entre las dos señales de entrada,

10. respecto de masa. Es decir, el mismo resultado obtendremos aplicando una entrada de
1mV en +Vin y 1,001mV en la entrada -Vin, que aplicando 6V en +Vin y 6.001V en -
Vin ya que:
1 – 1,001 = 6 – 6,001 = 0,001
1 – AV infinita ==> V+ = V- ==> Principio de TIERRA VIRTUAL.
2 – Rin (Zi) – Infinita (típico algunos M ) ==> I+ = I- = 0.
3 – Rout (Zo) nula (entre 100 y 200 ) ==> fuente de tensión ideal.
4 – Amplificador de AC y DC.
5 – Ancho de banda infinito.
Ganancia en lazo abierto.
Cuando se aplica una señal a la entrada, la ganancia es el cociente entre la tensión de
salida Vs y la de entrada Ve que tiene el amplificador operacional cuando no existe
ningún lazo de realimentación entre la salida y alguna de las dos entradas. Ver el
diagrama.
La ganancia del amplificador en lazo abierto está dada por la siguiente fórmula:
AV = Vs / Ve
Donde:
AV = ganancia de tensión
Vs = tensión de salida
Ve = tensión de entrada
En un amplificador operacional ideal, esta ganancia es infinita. Sin embargo, cuando el
operacional es real, su ganancia está entre 20,000 y 200,000 (en el amplificador
operacional 741C). Este tipo de configuración se utiliza en comparadores, donde lo que
se desea es, saber cual de las dos entradas tiene mayor tensión, de ahí su nombre,
amplificador diferencial. La señal de salida Vs del amplificador diferencial ideal debería
ser:
Vs = Av (V1 – V2).
En la realidad, no es así ya que la salida depende de la tensión diferencial (Vd) y del
nivel medio llamado señal en modo común (Vc), o sea:
Vd = V1 -V2; y Vc = 1/2 (V1 + V2).

11. Ganancia en lazo cerrado.
Como decimos los amplificadores operacionales prácticos tienen ganancia de tensión
muy alta (típicamente 105), sin embargo esta ganancia varía con la frecuencia. La forma
de compensar esto es, controlar la ganancia de tensión que tiene el amplificador
operacional, utilizando elementos externos para realimentar una parte de señal de la
salida a la entrada, que hará que el circuito sea mucho más estable.
Con la realimentación, la ganancia de lazo cerrado,
depende de los elementos empleados en la realimentación y no de la ganancia básica de
tensión del amplificador operacional, por lo que, para modifica la ganancia
modificaremos los valores de R1 y R2.
Como veremos a continuación, los circuitos con amplificadores operacionales,
resistencias y condensadores, los podemos configurar para obtener diversas operaciones
analógicas como sumas, restas, comparar, integrar, filtrar y por supuesto amplificar.
La ganancia se obtiene por la siguiente fórmula: AV= – Vo / Vin. El sigo negativo indica
que la señal en la salida será la opuesta a la entrada (se confirma que una señal positiva
aplicada a la entrada produce una tensión negativa a la salida y viceversa).
CONFIGURACIONES BÁSICAS DEL A.O.
Presentaremos, muy por encima, los modos básicos de configuración de un A.O. como:
amplificador inversor, amplificador no inversor, amplificador diferencial, derivador,
integrador y sumador. El criterio para analizar los circuitos es:
La impedancia de cada entrada (Zi), se considera tan alta que, las corrientes en
ambas se consideran próximas a cero.
La tensión entre las entradas es muy similar, puede considerarse que están en
“cortocircuito virtual”, aunque no fluye corriente entre ellas.
Amplificador Inversor.
En este circuito, la entrada V(+) está conectada a masa y la señal se aplica a la entrada
V(-) a través de R1, con realimentación desde la salida a través de R2. La entrada V(-)
es un punto de tierra virtual, ya que está a un potencial cero.

12. El circuito comúnmente más utilizado es el circuito de ganancia constante. El
amplificador inversor amplifica e invierte una señal 180º, es decir, el valor de la tensión
de salida está en oposición de fase con la de entrada y su valor se obtiene al multiplicar
la tensión de la entrada por una ganancia fija constante, establecida por la relación entre
R2 y R1, resultando invertida esta señal (desfase).
Amplificador no Inversor.
Este es el caso en que la tensión de entrada Ve, está en fase con la de salida Vs, esta
tensión de salida, genera una corriente a través de R2 hacia el terminal inversor, a su vez
a través de R1, se genera una corriente hacia el mismo terminal pero de signo contrario,
por lo que ambas corrientes se anulan, reflejando en la salida la tensión de entrada
amplificada.
Según se ha mencionado antes, el valor de +Ve se refleja en la entrada inversora -Ve del
amplificador operacional y teniendo en cuenta que se considera un “cortocircuito
virtual”, podemos establecer que ie = Ve/R1.
Y como la corriente en la entrada inversora i- = 0; i1 = i2; por lo tanto Vo = (R1 + R2)
i1, sustituyendo; Vo/ Ve = (1 + R2/R1); y finalmente la ganancia en
tensión:
Amplificador Diferencial.
El caso más común de configuración es permitir la entrada de señal, por ambas puertas,
tanto por la inversora como por la no – inversora. La señal de salida será proporcional a
la diferencia entre las entradas y estará en fase con las señales aplicadas. Aunque está

13. basado en las dos disposiciones vistas anteriormente. El
amplificador diferencial tiene características únicas.
En la figura, se muestra un dispositivo activo lineal con dos entradas V1 y V2 y una
salida Vo, respecto a la tensión media de alimentación o masa. En el amplificador
diferencial ideal, la tensión Vo viene expresada por :
Vo = Ad (V1 – V2)
Donde Ad es la ganancia. La señal de salida no se ve afectada por cualquier señal
común en ambas entradas. En un amplificador real, debido a que la salida no solo
depende de la diferencial Vd de las entradas sino ademas del nivel medio Vc, así:
Vo = V1 – V2 Vc = 1/2 (V1 + V2).
Para comprender mejor esta disposición, primero se estudian las dos señales de entrada
por separado, y después combinadas. Como siempre la tensión diferencial Vd = 0 y la
corriente de entrada en los terminales es cero.
Recordar que Vd = V(+) – V(-) ==> V(-) = V(+)
La tensión a la salida debida a V1 la llamaremos V01
La tensión de salida debida a V1 (suponiendo V2 = 0) valdrá:
Suponiendo que V1 = 0, la salida V2, utilizando la ecuación de la
ganancia para el circuito inversor será:
Que, aplicando el teorema de la superposición de la tensión de salida V0 =
V01 + V02 y haciendo R3 = R1 y R4 = R2 tendremos que:
En conclusión:
y la ganancia de la etapa para señales en modo diferencial es:
Esta configuración es única porque rechaza una señal común a ambas
entradas. Esto se conoce como la propiedad de, tensión de entrada diferencial nula, es
decir, en el caso de que las señales V1 y V2 sean idénticas, el análisis es sencillo, V1 se
dividirá entre R1 y R2, apareciendo una menor tensión V(+) en R2.

14. Debido a la ganancia infinita del amplificador y a la tensión de entrada diferencial cero,
una tensión igual V(-) debe aparecer en el nudo suma (-). Puesto que la red de
resistencias R3 y R4 es igual a la red R1 y R2, y se aplica la misma tensión a ambos
terminales de entrada, se concluye que Vo debe estar a potencial nulo para que V(-) se
mantenga igual a V(+); Vo estará al mismo potencial que R2, el cual, de hecho está a
masa. Esta muy útil propiedad del amplificador diferencial, puede utilizarse para
discriminar componentes de ruido en modo común no deseables, mientras que se
amplifican las señales que aparecen de forma diferencial. Si se cumple la relación.
Puesto que, por definición, el amplificador no tiene ganancia cuando se aplican
señales iguales en ambas entradas, la ganancia para señales en modo común es cero.
Las impedancias de las dos entradas de etapa son distintas. Para la entrada no inversora
(+), la impedancia de entrada es R1 + R2. La impedancia para la entrada inversora (-) es
R3. La impedancia de entrada diferencial (para una fuente flotante) es la impedancia
entre las entradas, es decir, R1+R3.
Seguidor de tensión.
En la figura de la derecha, se puede apreciar que la señal de salida, se aplica a la entrada
no inversora en realimentación total, lo que según el criterio anterior, la señal Ve de
entrada es similar al de salida, con lo cual no existe amplificación, lo que aparentemente
no tiene sentido, sin embargo tiene su aplicación en los conversores de impedancia ya
que toma la señal del circuito anterior, presentando una alta impedancia y entrega una
impedancia prácticamente nula al circuito de carga.
En general, este circuito presenta estos parámetros: Ze > 400M ; Zs = < 1 ; Ancho de
banda ±1MHz.
El Sumador Inversor.
El sumador inversor, es una aplicación práctica de
la característica de tierra virtual en el nudo suma, en la entrada V(-) del amplificador
inversor. Este es de los circuitos que probablemente sea el más utilizado, el
amplificador sumador. En el sumador inversor, la suma algebraica de las tensiones de
cada entrada multiplicado por el factor de ganancia constante, se obtiene en la salida.

15. En este circuito, como en el amplificador inversor, la tensión V(+) está conectada a
masa, por lo que la tensión V(-) estará a una masa virtual, y como la impedancia de
entrada es infinita toda la corriente circulará a través de Ro y la llamaremos Io. Lo que
ocurre en este caso es que la corriente Ie es la suma algebraica de las corrientes
proporcionadas por V1, V2 y V3, es decir:
En conclusión:
La ganancia global del circuito la establece la Ro, que, en este
sentido, se comporta como en el amplificador inversor básico. La parte más interesante
de esta configuración es el hecho de que la mezcla de señales lineales de entrada, no
produce interacción entre las entradas, puesto que todas las fuentes de señal alimentan el
punto de tierra virtual. El circuito puede admitir cualquier número de entradas.
Amplificador Integrador.
Una modificación del amplificador inversor, es el
integrador, mostrado en la figura, se aprovecha de esta característica. Se aplica una
tensión de entrada Ve, a R1, lo que da lugar a una corriente ie. Como ocurría con el
amplificador inversor, V(-) = 0, puesto que V(+) = 0 que, por tener impedancia infinita
toda la corriente de entrada ie pasa hacia el condensador Co, a esta corriente la
llamamos io.
Se ha visto que ambas configuraciones básicas del AO actúan para mantener
constantemente la corriente de realimentación, io igual a ie.
El elemento realimentador en el integrador es el condensador Co. Por consiguiente, la
corriente constante io, en Co da lugar a una rampa lineal de tensión. La tensión de salida
es, por tanto, la integral de la corriente de entrada, que es forzada a cargar Co por el lazo
de realimentación.
Entre las múltiples aplicaciones que tiene el amplificador operacional, es de gran
importancia la del computador analógico, lo cual, consiste en la implementación y
solución de sistemas de ecuaciones lineales además de la solución de ecuaciones
diferenciales de cualquier orden.

16. Amplificador Diferenciador.
Otra modificación del amplificador inversor, que también aprovecha la corriente en un
condensador es el diferenciador o derivador mostrado en la figura. En el que, la tensión
de salida es proporcional a la derivada de la señal de entrada Vi y a la constante de
tiempo (t =RC), la cual generalmente se hace igual a la unidad. Para efectos prácticos el
diferenciador proporciona variaciones en la tensión de salida ocasionadas por el ruido
para el cual es muy sensible, es la razón por la cual es poco utilizado.
EL LM386
El LM386 es un amplificador de potencia, diseñado para el empleo en usos de consumo
de voltaje bajos. La ganancia interna es puesta a 20 para mantener la parte externa en
cuenta baja, pero la adición de una resistencia externa y un condensador entre los pines
1 y 8 aumentarán la ganancia a cualquier valor entre 20 y 200.
Las entradas son referidas a tierra, mientras la salida influye automáticamente a la mitad
de tensión del suministro. El drenador de potencia es de sólo 24 miliwatios aplicando un
suministro de 6 voltios, esto hace ideal el LM386 para la operación en baterías.
El amplificador operacional, está
constituido por un circuito de entrada diferencial, en el diagrama anterior se aprecian los
dos transistores que forman el amplificador diferencial y también las entradas [pines 1-
8] para el control de ganancia. El encapsulado DIL es de
8 pines y se muestra en la figura.
Para hacer al LM386 que proporcione un amplificador más versátil, dispone de dos
pines [1 y 8] para el control de ganancia. Con los pines 1 y 8 abiertos, una resistencia de
1.35 k pone la ganancia en 20 [26 dB]. Si se pone un condensador del pin 1 al 8, como

17. bypas de la resistencia interna de 1.35 k , la ganancia se acercará a 200 (46 dB). Si
colocamos una resistencia en serie con el condensador, la ganancia puede ser puesta a
cualquier valor entre 20 y 200. El control de ganancia también se puede hacer
capacitivamente acoplando una resistencia [o FET] del pin 1 a masa.
Con componentes adicionales externos, colocados en paralelo con las resistencias de
regeneración internas, se puede adaptar la ganancia y la respuesta en frecuencia para
usos concretos. Por ejemplo, podemos compensar la pobre respuesta de bajos del
altavoz por frecuencia, mediante la realimentación. Esto se hace con una serie RC del
pin 1 a 5 (resistencia en paralelo a la interna de 15 k).
Para un estimulador de bajos (bass boost) de 6 dB eficaces: R± 15 k , el valor más bajo
para una buena operación estable son R = 10 k si el pin 8 está al aire. Si los pines 1 y
8 se evitan, entonces la R puede ser usada tan baja como 2 k. Esta restricción es porque
el amplificador sólo es compensado para ganancias en lazo cerrado mayor de 9.
El esquema muestra que ambas entradas [2-3], están puestas a masa con una resistencia
de 50 k . La corriente de base de los transistores de entrada es aproximadamente de
250 nA, entonces las entradas están en aproximadamente 12.5 mV cuando están
abiertas. Si la resistencia de la fuente dc que maneja el LM386 es más alta de 250 k
esto contribuirá una muy pequeña compensación adicional (aproximadamente 2.5 mV
en la entrada, 50 mV en la salida). Si la resistencia de la fuente dc es menos de 10 k,
podemos eliminar el exceso compensado, poniendo una resistencia de la entrada no
usada a masa, mantendrá la compensación baja (aproximadamente 2.5 mV en la entrada
y 50 mV en la salida).
Para resistencias de fuente dc menor de 10 k, podemos eliminar el exceso compensado,
poniendo una resistencia de la entrada no usada a masa, igual al valor de la resistencia
de la fuente dc. Desde luego todos los problemas de compensación son eliminados si es
acoplada la entrada capacitivamente. Usando el LM386 con ganancias más altas
(evitando la resistencia de 1.35 k entre pines 1 y 8 es necesario evitar la entrada no
usada, previniendo la degradación de ganancia e inestabilidades posibles. Esto se hace
con un condensador de 0,1 uF o un corto a masa según la resistencia de la fuente dc
sobre la entrada manejada.
Esta bién, veamos algunos circuitos típicos:
En el circuito amplificador de la figura anterior, la
ganancia es de 20, que es el valor mínimo que se consigue al dejar libres los terminales

18. 1 y 8. Sin embargo si lo que queremos es una ganancia Av de 200, debemos conectar un
condensador entre los mencionados terminales, como se aprecia en la siguiente figura.
En caso de necesitar una Av intermedia, por
ejemplo 50, debemos conectar una resistencia en serie con el condensador, como se
aprecia en la figura que sigue.
En estas páginas se ha usado este dispositivo
como amplificador de salida de baja frecuencia en la aplicación etapa final del
estetoscopio electrónico, en esa ocasión se probó con una ganancia de 200 y luego se
bajo a 20, parece que en ese momento era suficiente. Existen muchas aplicaciones en
distintos medios electrónicos para este dispositivo.
De todos modos si está interesado en conocer más a fondo los circuitos amplificadores
operacionales, le recomiendo que adquiera el libro, Circuitos Integrados Lineales de la
editorial Paraninfo.