El documento describe los componentes y características de un amplificador operacional simple. Explica que un amplificador operacional es un dispositivo electrónico de alta ganancia que tiene dos entradas y una salida, y que funciona en lazo abierto o lazo cerrado. También describe los diferentes tipos de configuraciones de amplificadores operacionales como inversores, no inversores y diferenciales, y sus funciones respectivas.

1. TEMA: AMPLIFICADOR
SIMPLE

2. PROYECTO FINAL
• NOMBRE: DAMARIS MARQUINEZ
• NIVEL: SEGUNDO
• NRC: 7839 FISICA FUNDAMENTAL
• DOCENTE: DIEGO PROAÑO

3. ¿Qué es un amplificador simple?
• Un amplificador operacional, a menudo conocido op-amp por sus siglas
en inglés (operational amplifier) es un dispositivo amplificador electrónico de
alta ganancia acoplado en corriente continua que tiene dos entradas y una
salida. En esta configuración, la salida del dispositivo es, generalmente, de
cientos de miles de veces mayor que la diferencia de potencial entre sus
entradas.

4. PRINCIPIOS
• Lazo abierto: La magnitud de la ganancia 𝐴 𝑂𝐿 es, generalmente, muy grande,
del orden de 100.000 veces o más y, por lo tanto, una pequeña diferencia
entre las tensiones V+ y V- hace que la salida del amplificador sea de un
valor cercano al de la tensión de alimentación, situación conocida como
saturación del amplificador. La magnitud de 𝐴 𝑂𝐿 no es bien controlada por el
proceso de fabricación, así que es impráctico usar un amplificador en lazo
abierto como amplificador diferencial

5. Amplificador operacional en el modo lazo abierto, configuración usada como computador
Si se desea un comportamiento predecible en la señal de salida, se usa la realimentación negativa aplicando una
parte de la tensión de salida a la entrada inversora. La configuración de lazo cerrado reduce notablemente la
ganancia del dispositivo, ya que ésta es determinada por la red de realimentación y no por las características del
dispositivo. Si la red de realimentación es hecha con resistencias menores que la resistencia de entrada del
amplificador operacional, el valor de la ganancia en lazo abierto 𝐴 𝑂𝐿 no afecta seriamente la operación del circuito.
En el amplificador no inversor de la imagen, la red resistiva constituida por Rf y Rg determina la ganancia en lazo
cerrado.

6. Un amplificador operacional en modo de
realimentación negativa
Una forma válida de analizar este circuito se basa en estas suposiciones válidas:
Cuando un amplificador operacional opera en el modo lineal (no saturado) la diferencia de tensión entre las dos entradas
es insignificante (V+ ≅ V− ).
La resistencia entre las entradas es mucho más grande que otras resistencias en la red de realimentación
(Rin ≫ Rrealimentación ).

7. Debido a que la tensión 𝑉− ≅ 𝑉𝑖𝑛 𝑦 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑹𝒈 𝒆𝒔: 𝑖 =
𝑉 𝑖𝑛
𝑅𝑔
Pero la red conformada por las resistencias es un divisor de tensión y como la corriente i no entra al amplificador
por presentar en sus entradas casi infinitas, entonces esa corriente circula también por la resistencia Rf y por ello:
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 + 𝑖 ∗ 𝑅𝑓
= 𝑉𝑖𝑛 +
𝑉𝑖𝑛
𝑅𝑔
∗ 𝑅𝑓
= 𝑉𝑖𝑛 ∗ (1 +
𝑅𝑓
𝑅𝑔
)
Como resultado, la ganacia en lazo cerrado Acl la define la anterior ecuación:
𝐴 𝐶𝐿 = 𝑉𝑖𝑛 ∗ (1 +
𝑅𝑓
𝑅𝑔
)

8. PARAMETROS DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES
• Impedancia de entrada (Zi)
• Impedancia de salida (Zo)
• Ganancia en lazo abierto
• Tensión en nodo común
• Tensión de desequilibrio
• Corriente de desequilibrio
• Tensión de entrada diferencial
• Corriente de polarización de entrada
• Rapidez de variación de tensión
• Relación de rechazo
•Corriente de polarización de entrada ( ): Corriente media que circula por las entradas del operacional en ausencia de señal.
•Rapidez de variación de tensión (slew rate, en idioma inglés): Es la máxima variación de la tensión de salida respecto de la variación del tiempo, como respuesta a un tensión de escalón. Se mide en V/μs, kV/μs o
•Relación de Rechazo en Modo Común (RRMC, o CMRR en sus siglas en inglés): Es la capacidad de un amplificador de rechazar señales en modo común.

9. CARACTERISTICAS DEL APLIFICADOR OPERACIONAL
AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEAL
• Infinita ganancia en lazo abierto
• Infinita resistencia de entrada
• Corriente de entrada cero.
• Tensión de desequilibrio de entrada cero.
• Infinito rango de tensión disponible en la salida.
• Infinito ancho de banda con desplazamiento de fase cero.
• Rapidez de variación de tensión infinita.
• Resistencia de salida} cero.
• Ruido cero.
• Infinito rechazo de modo común (CMRR)
• Infinito factor de rechazo a fuente de alimentación (PSRR).
Estas características se pueden resumir en dos "reglas de oro":
• En el lazo cerrado la salida intenta hacer lo necesario para hacer cero la diferencia de tensión entre las entradas.
• Las corrientes de entrada al dispositivo son cero

10. AMPLIFICADOR OPERACIONAL REAL
El amplificador real difiere del ideal en varios aspectos:
• Ganancia en lazo abierto, para corriente continua, desde 100.000 hasta más de 1.000.000.
• Resistencia de entrada finita, desde 0,3 MΩ en adelante.
• Resistencia de salida no cero.
• Corriente de entrada no cero, generalmente de 10 nA en circuitos de tecnología bipolar.
• Tensión de desequilibrio de entrada no cero, en ciertos dispositivos es de ±15 mV
• Rechazo de modo común no infinito, aunque grande, en algunos casos, de 80 a 95 dB.
• Rechazo a fuente de alimentación no infinito.
• Características afectadas por la temperatura de operación.
• Deriva de las características, debido al envejecimiento del dispositivo.
• Ancho de banda finito, limitado a propósito por el diseño o por características de los materiales.
• Presencia de ruido térmico.
• Presencia de efectos capacitivos en la entrada por la cercanía de los terminales entre sí.
• Corriente de salida limitada.
• Potencia disipada limitada.

11. 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.
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).

12. 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:

13. 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 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)