¿QUÉ ES UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL?

Los amplificadores operacionales, también llamados ‘op-amps’, son componentes esenciales en la electrónica que potencian señales eléctricas. Son la columna vertebral de innumerables aplicaciones electrónicas, desde equipos de audio hasta sistemas de control.

Se utiliza comúnmente en aplicaciones de procesamiento de señales analógicas, como amplificación, filtrado, sumación, resta y muchas otras.

El dispositivo posee dos entradas: una entrada no inversora (+), en la cual hay una tensión indicada como V+ y otra inversora (–) sometida a una tensión V.

El amplificador operacional tiene dos entradas principales:

• Entrada inversora (-): Esta es una de las entradas del op-amp. La señal en esta entrada se invierte en fase (cambia de signo) en la salida del amplificador cuando se amplifica. Es comúnmente representada con el símbolo «-» o «IN-» en diagramas eléctricos.

• Entrada no inversora (+): Esta es la otra entrada del op-amp. La señal en esta entrada no se invierte en fase en la salida cuando se amplifica. Es comúnmente representada con el símbolo «+» o «IN+» en diagramas eléctricos.

Características técnicas de un amplificador operacional

Al elegir un amplificador operacional (op-amp) para una aplicación específica, es importante considerar una serie de características clave que determinarán si el op-amp es adecuado para esa aplicación. Algunas de las características más importantes a tener en cuenta incluyen:

• Ganancia de voltaje (Avo): La ganancia de voltaje es la cantidad por la cual el op-amp amplificará la señal de entrada. Debe seleccionarse un op-amp con una ganancia de voltaje que sea apropiada para la aplicación. Algunas aplicaciones requieren ganancias muy altas, mientras que otras pueden requerir ganancias cercanas a la unidad.

• Ancho de banda: El ancho de banda de un op-amp se refiere a la gama de frecuencias en la que el op-amp puede operar de manera efectiva. Debe elegirse un op-amp con un ancho de banda adecuado para las frecuencias de la señal de entrada. Para aplicaciones de alta frecuencia, se necesitarán op-amps de alta velocidad.

• Impedancia de entrada: La impedancia de entrada del op-amp debe ser lo suficientemente alta para no cargar la señal de entrada. Esto es especialmente importante en aplicaciones de medición y sensores.

• Impedancia de salida: La impedancia de salida del op-amp debe ser lo suficientemente baja para proporcionar una salida robusta y poder conducir la carga conectada.

• Nivel de ruido: Para aplicaciones de alta fidelidad o sensibles al ruido, es importante considerar el nivel de ruido del op-amp. Los op-amps de bajo ruido son esenciales en estas aplicaciones.

• Tensión de alimentación: El voltaje de alimentación máximo y mínimo que puede aceptar el op-amp debe ser compatible con los niveles de voltaje de su aplicación. Algunos op-amps están diseñados para funcionar con voltajes de alimentación simples, mientras que otros pueden manejar voltajes bipolares.

• Corriente de suministro: La corriente de suministro o corriente de polarización es la corriente que el op-amp consume de la fuente de alimentación. Para aplicaciones de bajo consumo de energía, es importante elegir un op-amp que tenga una corriente de suministro baja.

• Temperatura de funcionamiento: Si la aplicación se encuentra en un entorno con temperaturas extremas, es necesario seleccionar un op-amp que funcione dentro de ese rango de temperaturas.

• Compensación: Algunos op-amps tienen circuitos de compensación interna para estabilizar su rendimiento. Estos son importantes en aplicaciones críticas donde la estabilidad es esencial.

• Costo y disponibilidad: Por último, pero no menos importante, el costo y la disponibilidad son factores a considerar, especialmente en proyectos con restricciones de presupuesto o en aplicaciones donde es esencial tener acceso a componentes fácilmente disponibles.

Configuraciones básicas de amplificadores operacionales:

Encapsulados de un amplificador operacional:

Los amplificadores operacionales (op-amps) se presentan en varios tipos de encapsulados o empaquetados para adaptarse a diferentes aplicaciones y necesidades de diseño. Cada tipo de encapsulado tiene sus propias características y ventajas en términos de rendimiento, disipación de calor y facilidad de montaje.

Algunos encapsulados del IC 741 son:

1. Paquete de 8 pines DIP
2. TO5-8 Paquete de latas metálicas
3. 8 pines SOIC

Aplicaciones de amplificadores operacionales:

Los amplificadores operacionales (op-amps) se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones debido a su versatilidad y capacidad para amplificar y procesar señales eléctricas de manera eficiente y precisa.

Amplificación de señales: Esta es la aplicación más básica de un op-amp. Se utiliza para amplificar señales eléctricas, como señales de audio en amplificadores de audio y señales de sensor en sistemas de medición.

• Filtrado de señales: Los op-amps se utilizan en circuitos de filtrado para atenuar o eliminar ciertas frecuencias de una señal, lo que es útil en aplicaciones de procesamiento de señales y en sistemas de audio para la ecualización.

• Sumadores y restadores: Los op-amps se pueden usar para sumar o restar señales de entrada, lo que es útil en aplicaciones de mezcla de señales o en sistemas de control.

• Amplificadores de instrumentación: Estos op-amps se utilizan en aplicaciones de medición de precisión para amplificar señales pequeñas y diferenciales, como las generadas por sensores de temperatura o fuerza.

• Comparadores: Los op-amps se pueden configurar como comparadores para determinar si una señal de entrada es mayor o menor que un umbral específico. Esta aplicación se utiliza en circuitos de detección y control.

• Convertidores de voltaje-corriente (V-I) y corriente-voltaje (I-V): Se utilizan para convertir señales entre el dominio de voltaje y corriente, lo que es esencial en aplicaciones de acondicionamiento de señales.

• Amplificadores de audio: Los op-amps se utilizan en amplificadores de audio para aumentar la potencia de señales de audio de bajo nivel, lo que es esencial en sistemas de sonido, amplificadores de guitarra y equipos de alta fidelidad.

• Amplificadores de retroalimentación (feedback): Se utilizan en sistemas de control para estabilizar y ajustar el rendimiento de circuitos y sistemas.