Amplificador operacional: fundamentos, LM741 y realimentación

Resumen

El documento explica qué es el amplificador operacional (AOP), un circuito integrado analógico capaz de realizar operaciones matemáticas con señales eléctricas. Describe sus funciones principales, sus etapas internas, el encapsulado y la disposición de pines del LM741 y las características del AOP ideal. También introduce la realimentación y su papel en el control y la estabilización del dispositivo.

Puntos clave

El AOP es un circuito integrado analógico que realiza operaciones matemáticas con señales eléctricas, como suma, resta, derivación, integración y comparación.
Los AOP más comunes utilizan transistores bipolares, con unos 25 a 27 transistores en su interior.
La mayoría de los AOP funcionan con alimentación dual o simétrica, por ejemplo +10 V y -10 V.
Sus etapas internas son un amplificador diferencial de entrada, un amplificador de tensión y corriente (Clase A) y un amplificador de potencia de salida (Clase B).
El LM741 es un AOP básico en encapsulado DIP de ocho pines, con control de offset, entradas inversora y no inversora, alimentaciones, salida y un pin sin conexión.
Un AOP ideal tiene impedancia de entrada infinita, impedancia de salida cero, ganancia de tensión infinita y ancho de banda infinito.
En los AOP solo se aplica realimentación de tensión, y la más utilizada es la negativa, que sirve para controlar y estabilizar parámetros.

Ponte a prueba

Amplificador Operacional: Fundamentos y Aplicaciones

El Amplificador Operacional (AOP) es un dispositivo electrónico, un chip o circuito integrado análogo.

Los más comunes utilizan transistores bipolares, compuestos por cerca de 25 a 27 transistores. El término operacional se refiere a que es capaz de realizar operaciones matemáticas con las señales o pulsos eléctricos.

Operaciones Matemáticas del AOP

Suma de señales
Resta de señales
Derivación de señales
Integración de señales
Comparación de señales

Funcionalidades Clave del AOP

El AOP es multifuncional, permitiendo:

Realizar operaciones matemáticas
Amplificar solo voltaje
Filtrar señales (filtros activos)
Generar señales

La mayoría de los AOP presentan una alimentación dual o simétrica. Ejemplo: +10V y -10V.

Etapas Internas del Amplificador Operacional

Las etapas o bloques internos del AOP son:

Primera Etapa: Amplificador diferencial de entrada.
Segunda Etapa: Amplificador de tensión y corriente (Clase A).
Tercera Etapa: Amplificador de potencia de salida (Clase B).

AOP Básico: El LM-741

Encapsulado del Amplificador Operacional Básico LM-741

La cápsula se codifica como DIP (Dual In-line Package) de dos filas de 4 pines, fabricada en material plástico duro y con montaje horizontal.

Orden de los Pines del LM-741

Control de offset
Entrada inversora
Entrada no inversora
Alimentación -Vcc
Control de offset
Salida
Alimentación +Vcc
Sin conexión (NC)

Características Eléctricas Generales del AOP Ideal

Se considera que un AOP es un chip o CI ideal, ya que presenta las siguientes características:

Presenta una impedancia de entrada que tiende a infinito (∞).
Presenta una impedancia de salida que tiende a cero (0).
Presenta una ganancia de tensión que tiende a infinito (∞).
Presenta un ancho de banda o respuesta de frecuencia que tiende a +∞.
Sus entradas son muy sensibles.
Inestabilidad a la temperatura (característica de AOPs reales).

Realimentación o Retroalimentación en AOPs

Existen varios tipos de realimentación:

De corriente
De tensión
De potencia

Dichos tipos de realimentación pueden ser positivos o negativos. Para el caso de los amplificadores operacionales, solo se aplica realimentación de tensión y, según la aplicación, esta puede ser (+) o (-), pero la más utilizada es la negativa.

Definición de Realimentación: Extraer o sacar una porción parcial o total de la señal de salida y devolverla a la entrada.

La realimentación negativa se utiliza para controlar y estabilizar parámetros eléctricos del AOP.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un amplificador operacional?

Es un dispositivo electrónico, un chip o circuito integrado analógico, capaz de realizar operaciones matemáticas con señales o pulsos eléctricos. Los más comunes utilizan transistores bipolares.

¿Qué operaciones matemáticas puede realizar un AOP?

Puede realizar suma, resta, derivación, integración y comparación de señales. Además permite amplificar voltaje, filtrar señales y generar señales.

¿Qué es la realimentación negativa en un AOP?

Consiste en extraer una porción parcial o total de la señal de salida y devolverla a la entrada. Se utiliza para controlar y estabilizar parámetros eléctricos del AOP.