Este documento introduce los amplificadores operacionales, definidos como dispositivos electrónicos diseñados para realizar operaciones matemáticas como suma, resta, multiplicación, división, diferenciación e integración. Explica que un amplificador operacional tiene dos entradas (inversora y no inversora) y una salida, y funciona como un amplificador de tensión de muy alta ganancia. Finalmente, presenta el modelo de circuito equivalente de un amplificador operacional.

1. Universidad de Los Andes
Núcleo Universitario Rafael Rangel
Departamento de Física y Matemática
Trujillo, estado Trujillo
Amplificadores Operacionales
Bachilleres:
Ana Cegarra
Mariclet Fernández
Miguel Orden
Prof.: Jesús Briceño
Electrónica
La Villa, 17 de Octubre de 2011

2. Amplificadores Operacionales
Introducción al tema
El amplificador operacional es una unidad electrónica que
se comporta como una fuente de tensión controlada por tensión.
Puede servir asimismo para producir una fuente de
corriente controlada por tensión o por corriente. Un amplificador
operacional puede sumar señales, amplificar una señal, integrarla
o diferenciarla. Su capacidad para ejecutar esas operaciones
matemáticas es la razón de que se llame amplificador operacional.
Lo es también por su extendido uso en el diseño analógico. Los
amplificadores operacionales son muy comunes en diseños
prácticos de circuitos a causa de su versatilidad, bajo
costo, facilidad de uso y grato manejo.

3. Amplificadores Operacionales
Introducción al tema
Un amplificador operacional también puede
considerarse un amplificador de tensión de muy alta ganancia.
El término amplificador operacional se debe a John
Ragazzini y sus colegas, quienes lo acuñaron en 1947 en un
estudio sobre computadoras analógicas para el National
Defense Research Council de Estados Unidos después de la
Segunda Guerra Mundial. Los primeros amplificadores
operacionales contenían tubos al vacío en vez de transistores.

4. Amplificadores Operacionales
Definición
Un amplificador operacional se diseña para ejecutar
algunas operaciones matemáticas cuando componentes
externos, como resistories y capacitores, están conectados a
sus terminales. Así, un amplificador operacional es un
elemento de circuitos activo diseñado para realizar
operaciones matemáticas de
suma, resta, multiplicación, división, diferenciación e
integración.
El amplificador operacional es un dispositivo
electrónico que consta de un complejo sistema de
resistores, transistores, capacitores y diodos.

5. Amplificadores Operacionales
Definición
Los amplificadores operacionales se venden en paquetes
de circuitos integrados de diversas presentaciones.

6. Amplificadores Operacionales
Definición
Uno habitual es el empaque en línea doble (dual in
line package, DIP por sus siglas en inglés) de ocho terminales
que se muestra en la siguiente figura

7. Amplificadores Operacionales
Definición
La terminal 8 no se usa, y las terminales 1 y 5 son de
escaso interés para el desarrollo de nuestro tema. En
realidad, las cinco terminales importantes son:
•La entrada inversora, terminal 2.
•La entrada no inversora, terminal 3.
•La salida, terminal 6.
•El suministro de potencia V+, terminal 7.
•El suministro de potencia negativo V-, terminal 4.

8. Amplificadores Operacionales
Definición
El símbolo de circuitos del amplificador operacional es
el triángulo de la siguiente figura.

9. Amplificadores Operacionales
Definición
Se puede notar que en ella, el amplificador operacional
tiene dos entradas y una salida. Las entradas se han marcado
con los signos menos (-) y más (+) para especificar las entradas
inversora y no inversora, respectivamente. Una entrada
aplicada a la terminal no inversora aparecerá con la misma
polaridad en la salida, mientras que una entrada aplicada a la
terminal inversora aparecerá invertida en la salida.

10. Amplificadores Operacionales
Definición
Como elemento activo, es necesario un suministro de
tensión al amplificador operacional, como se muestra del modo
común en la figura adjunta.

11. Amplificadores Operacionales
Definición
Aunque, para mayor simplicidad, en diagramas del
circuito del amplificador operacional suelen ignorarse las
fuentes de suministro, las corrientes de éstas no deben pasarse
por alto. Por efecto de la LCK,

12. Amplificadores Operacionales
Definición
El modelo de circuito equivalente de un amplificador
operacional se presenta a continuación:

13. Amplificadores Operacionales
Definición
La sección de salida consta de una fuente controlada
por tensión en serie con la resistencia de salida Ro. En la figura
es evidente que la resistencia de entrada Ri es la resistencia
equivalente de Thevenin vista en las terminales de
entrada, mientras que la resistencia de salida Ro es la
resistencia equivalente de Thevenini vista en la salida. La
tensión de entrada diferencial vd está dada por

14. Amplificadores Operacionales
Definición
Donde v1 es la tensión entre la terminal inversora y tierra
y v2 la tensión entre la terminal no inversora y tierra. El
amplificador operacional percibe la diferencia entre esas dos
entradas, la multiplica por la ganancia A y provoca que la tensión
resultante aparezca en la salida. Así, la salida vo está dada por
A se llama ganancia en tensión de lazo abierto, porque
es la ganancia del amplificador operacional sin
retroalimentación externa de la salida a la entrada.