Amplificador operacional (opamp)-ampop- Funcionamiento

Summary

Este video explora el funcionamiento de los amplificadores operacionales, detallando su estructura interna y sus características tanto en un modelo ideal como práctico. Se aborda la configuración básica, la ganancia de voltaje, la impedancia de entrada y salida, así como el comportamiento frente a diferentes señales. Se explica cómo el amplificador opera en modo diferencial y común, destacando la importancia de la razón de rechazo en modo común (CMR) para eliminar señales no deseadas. Además, se analizan los efectos de la resistencia de carga en el voltaje de salida del amplificador.

Takeaways

• 😀 Los amplificadores operacionales (op-amps) son circuitos integrados, no dispositivos discretos como transistores o diodos.
• 😀 Los op-amps tienen dos entradas: una inversora (negativa) y una no inversora (positiva), y una salida.
• 😀 En un modelo ideal de op-amp, la ganancia de voltaje es infinita, lo que significa que cualquier señal de entrada se amplifica sin límite.
• 😀 El modelo práctico de un op-amp tiene una ganancia de voltaje alta, pero no infinita, y tiene un ancho de banda limitado.
• 😀 En el modelo ideal, la impedancia de entrada de un op-amp es infinita, lo que evita pérdidas de corriente en las terminales de entrada.
• 😀 El ancho de banda en un op-amp ideal es infinito, pero en la realidad, está limitado por las características del circuito.
• 😀 El op-amp ideal tiene una impedancia de salida de cero, lo que significa que el voltaje de salida no se ve afectado por la carga conectada.
• 😀 El op-amp real tiene una impedancia de salida baja, lo que puede provocar pequeñas caídas de voltaje dependiendo de la carga conectada.
• 😀 El modo diferencial de entrada amplifica la diferencia entre las señales aplicadas a las entradas inversora y no inversora.
• 😀 El modo común rechaza señales que son iguales en ambas entradas, utilizando la relación conocida como la razón de rechazo en modo común (CMRR).

Q & A

¿Qué es un amplificador operacional (Op-Amp) y cómo se clasifica?

Un amplificador operacional (Op-Amp) es un circuito integrado utilizado para amplificar señales. Se clasifica como un dispositivo de ganancia muy alta, con entradas diferenciadas (inversora y no inversora) y una salida que responde a la diferencia entre estas entradas. En el modelo práctico, tiene ciertas limitaciones como la ganancia finita y un ancho de banda limitado.

¿Cuáles son las características del modelo ideal de un amplificador operacional?

En el modelo ideal, un amplificador operacional tiene ganancia infinita, impedancia de entrada infinita, impedancia de salida cero, y ancho de banda infinito. Esto significa que amplifica cualquier señal sin pérdida de potencia y no hay circulación de corriente a través de las entradas.

¿Qué diferencias existen entre el modelo ideal y el modelo práctico de un amplificador operacional?

En el modelo práctico, la ganancia es muy alta pero no infinita, la impedancia de entrada es alta pero no infinita, y la impedancia de salida es baja pero no cero. Además, el ancho de banda es limitado, lo que implica que solo se pueden amplificar ciertas frecuencias sin pérdidas significativas.

¿Cómo se define el modo diferencial de un amplificador operacional?

En el modo diferencial, el amplificador amplifica la diferencia entre las señales aplicadas a las entradas inversora y no inversora. Si la señal se aplica a la entrada no inversora, la salida será la misma polaridad, y si se aplica a la entrada inversora, la salida será invertida.

¿Qué sucede cuando las señales aplicadas a las entradas son de polaridad opuesta en el modo diferencial?

Cuando las señales aplicadas a las entradas son de polaridad opuesta, la salida del amplificador será la amplificación de la diferencia entre ambas señales. Es decir, la salida refleja la diferencia entre las señales que ingresan en las entradas inversora y no inversora.

¿Qué es el modo común en un amplificador operacional?

En el modo común, se aplican señales idénticas (misma fase, frecuencia y amplitud) a ambas entradas del amplificador. Idealmente, esto no debería generar una salida, ya que las señales se cancelan entre sí debido al rechazo en modo común.

¿Qué es la razón de rechazo en modo común (CMRR) y cómo se calcula?

La razón de rechazo en modo común (CMRR) mide la capacidad del amplificador para rechazar señales comunes en ambas entradas. Se calcula como el cociente entre la ganancia diferencial (cuando la señal de entrada es diferente en ambas terminales) y la ganancia en modo común (cuando las señales son iguales en ambas entradas). Una alta CMRR indica una mejor capacidad para rechazar señales indeseadas.

¿Por qué es importante el rechazo en modo común en un amplificador operacional?

El rechazo en modo común es importante porque permite que el amplificador ignore señales no deseadas que afectan por igual a ambas entradas. Esto garantiza que solo se amplifique la diferencia real entre las señales de entrada y no el ruido o interferencias comunes.

¿Cuál es la relación entre la resistencia de carga y el voltaje de salida de un amplificador operacional?

La relación entre la resistencia de carga y el voltaje de salida es tal que, cuando la resistencia de carga aumenta, el voltaje de salida también puede incrementarse, acercándose al valor de la fuente de alimentación. Si la resistencia de carga es baja, el voltaje de salida será menor.

¿Cómo se calcula la ganancia de un amplificador operacional en términos de su voltaje de salida y entrada?

La ganancia de un amplificador operacional en términos de su voltaje de salida y entrada se calcula dividiendo el voltaje de salida entre el voltaje de entrada. En un modelo ideal, esta ganancia es infinita, pero en el modelo práctico es finita y depende de la calidad del amplificador y de los componentes externos conectados.