El amplificador operacional es uno de los dispositivos que se utilizan en las labores de la electricidad, pero ¿Cuál es su función en un sistema eléctrico? En este artículo esteremos detallando su funcionabilidad y otros aspectos de interés de esta importante herramienta.

Se debe su creación al El Sr. George Philbrick, quien trabajaba en los Huntington Engeneering Labs, y a quien se le atribuye su invención. A partir de 1948 este instrumento forma parte de los equipos disponibles en el mercado para trabajos eléctricos.

En sus inicios la idea principal del amplificador operacional era la de ser utilizados en computadoras analógicas, para sumar, restar, multiplicar y realizar operaciones más complejas.

¿Qué es un amplificador operacional?

Un amplificador operacional es técnicamente un amplificador electrónico, el cual activa su funcionamiento con corriente continua. Contiene una conexión de salida y dos conexiones de entrada. También, se identifica a estos dispositivos con las siglas OPAMP, tomado del término en inglés “operational amplifier”. El diferencial de potencia de ambas entradas es considerablemente menor comparado con el de la salida.

El amplificador está conformado por los siguientes parámetros:

  • Impedancia de entrada: Es la resistencia entre las entradas del amplificador.
  • Impedancia de salida: Es la resistencia que se observa a la salida del amplificador.
  • Ganancia en lazo abierto: Indica la ganancia de tensión en ausencia de realimentación. Se puede expresar en unidades naturales (V/V, V/mV) o logarítmicas (dB).
  • Tensión en modo común: Comprende el valor promedio de tensión aplicada a ambas entradas del amplificador operacional.
  • Tensión de desequilibrio (offset) de entrada: Es la diferencia de tensión, entre las entradas de un amplificador operacional que hace que su salida sea cero voltios.
  • Corriente de desequilibrio de entrada: Se trata de la diferencia de corriente entre las dos entradas del amplificador operacional, que hace que su salida tome el valor cero.
  • Tensión de entrada diferencial: Es la mayor diferencia de tensión entre las entradas del operacional que mantienen el dispositivo dentro de las especificaciones.
  • Corriente de polarización de entrada: Corriente media que circula por las entradas del operacional en ausencia de señal.
  • Rapidez de variación de tensión: Es la máxima variación de la tensión de salida con respecto a la variación del tiempo, como respuesta a una tensión de escalón. Se mide en V/μs, kV/μs o unidades similares. Este parámetro está limitado por la compensación en frecuencia de la mayoría de los amplificadores operacionales.
  • 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.

Tipos de amplificador operacional

  • Amplificador inversor/no inversor: Un amplificador operacional inversor aumentará la ganancia de la señal y también revertirá la polaridad de la señal de salida, de positivo a negativo o viceversa.
  • Seguidor de voltaje: Un seguidor de voltaje es usado para aumentar la señal de circuitos con voltajes variables. Aplica el mismo tipo de aumento de ganancia que el amplificador estándar, pero se rastrearán variaciones en la ganancia de entrada y se emparejarán por la señal de salida. Este tipo de circuitos son a menudo usados por delante de otros sistemas para prevenir el daño por cambios súbitos de voltaje.
  • Amplificadores de suma/resta: Estas dos variedades de amplificadores operacionales realizan un proceso aritmético en la señal. Un amplificador operacional de resta saca una señal que es igual a la resta entre sus dos entradas. Un amplificador de suma combina diferentes voltajes de un número de entradas, y saca una ganancia basándose en los voltajes combinados. Cualquiera de estos circuitos puede ser configurado para operar como sistemas inversores o no inversores
  • Integradores/diferenciadores: Las variedades más complejas de amplificadores operacionales son los integradores y diferenciadores. La suma de un capacitador al circuito significa que el integrador reacciona a cambios en el voltaje con el tiempo. La magnitud del voltaje de salida cambia, basándose en la cantidad de tiempo que un voltaje gasta apareciendo en la entrada. El diferenciador es lo opuesto a esto. El voltaje producido en el canal de salida es proporcional a la tasa de cambio de la entrada. Los cambios más grandes y rápidos en el voltaje de entrada producirán voltajes de salida más altos.

Características genéricas del amplificador de potencia

  • El Amplificador Operacional (A.O.) se caracterizan por tener dos terminales de entrada que censan una diferencia de tensión, y un terminal de salida que se referencia respecto a tierra.
  • Físicamente amerita de cinco terminales. Los dos terminales de entrada que se designan como entrada inversora (-) y entrada no inversora (+), otros dos terminales usados para la alimentación de corriente continua y el quinto para la salida.
  • 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.
  • Perdurable ancho de banda con desplazamiento de fase cero.
  • Rapidez de variación de tensión infinita.