Amplificador Operacional como Inversor. Masa virtual bien explicada. (Clase 61)

Summary

En este video, el instructor explica cómo analizar un circuito de amplificador utilizando un amplificador operacional con retroalimentación negativa. Destaca que la ganancia del circuito depende de la red de retroalimentación y no del amplificador en sí. Asegura que, al considerar al amplificador fuera de la zona de saturación, se puede simplificar el análisis al considerar la tensión de entrada diferencial como nula. Presenta una fórmula para calcular la ganancia del amplificador en función de los valores de resistencia y advierte sobre los riesgos de trabajar con altas resistencias. Finalmente, menciona cómo el amplificador maneja señales de entrada triangulares y cómo esto afecta la salida en términos de saturación y forma de onda.

Takeaways

• 📚 Aprender a analizar un circuito amplificador con un amplificador operacional (op-amp).
• 🔁 Comprender la importancia del retroalimentación negativa en la mayoría de las aplicaciones de op-amps.
• 🔗 La conexión entre el terminal de salida y el terminal de entrada inversa (input negativo) crea un retroalimentación negativa.
• 🎚️ El ganancia del circuito depende de la red de retroalimentación, no del amplificador en sí.
• ⚖️ Se asume que el op-amp no está saturado y se considera que la diferencia de voltaje en los terminales de entrada es insignificante.
• 🔩 La tensión en el punto G (ground) es crucial y se mantiene a cero volts en condiciones de no saturación.
• 🔌 La corriente que fluye a través de los resistores es determinada por la polarización y se considera que es muy pequeña.
• 📉 El voltaje de salida del amplificador es determinado por la ley de Ohm, teniendo en cuenta el signo de la corriente que entra a través del terminal negativo.
• 🔼 El ganancia del amplificador se puede calcular fácilmente como la relación entre los valores de los resistores R1 y R2.
• ⚠️ Es importante tener en cuenta las limitaciones del op-amp, como la saturación y cómo afecta el comportamiento del circuito.
• 📈 Al aumentar el voltaje de entrada, se debe tener en cuenta que el op-amp podría saturar, lo que limita el voltaje de salida.
• 🔍 Al analizar circuitos con op-amps, siempre se debe considerar el caso de no saturación para obtener la expresión relacionada con la entrada y la salida.

Q & A

¿Qué es un amplificador de operación y qué es su función principal?

Un amplificador de operación, o op-amp, es un circuito integrado que amplifica pequeñas diferencias de voltaje entre sus entradas. Su función principal es amplificar señales, y es comúnmente utilizado en aplicaciones que requieren retroalimentación negativa para estabilizar y controlar el ganancia del circuito.

¿Qué es la retroalimentación negativa y cómo se implementa en un circuito con un amplificador de operación?

La retroalimentación negativa es una técnica utilizada para estabilizar y controlar el comportamiento de un circuito. Se implementa conectando el terminal de salida del amplificador con su entrada negativa o inverting, lo que reduce la ganancia del circuito y lo mantiene estable.

¿Cómo se determina el ganancia de un amplificador de operación con retroalimentación negativa?

El ganancia de un amplificador de operación con retroalimentación negativa depende de la red de retroalimentación y no del amplificador en sí. Se llama beta y se analiza a través de la red de retroalimentación, generalmente determinada por la relación de los resistores en el circuito.

¿Qué es el concepto de 'punto g' mencionado en el script y por qué es importante?

El 'punto g' es un punto crítico en el circuito que se considera aislado y con potencial cero. Es importante porque se utiliza para analizar el comportamiento del circuito, asumiendo que no hay diferencia de voltaje entre este punto y la masa virtual, lo que simplifica el análisis de la señal en el circuito.

¿Cómo se calcula la tensión de salida de un amplificador de operación en función de la tensión de entrada y los resistores?

La tensión de salida se calcula a través de la fórmula: tensión de salida = - (ganancia) × (tensión de entrada - tensión en el punto g). El signo negativo indica que la tensión de salida está invertida con respecto a la tensión de entrada.

¿Qué sucede si el amplificador de operación se satura?

Si el amplificador de operación se satura, no puede seguir amplificando la señal y alcanza su límite de voltaje de salida máximo o mínimo. Esto resulta en una señal de salida cortada que no sigue la forma de onda de la señal de entrada.

¿Cómo se evita que un amplificador de operación se sature durante su funcionamiento?

Para evitar la saturación, se deben elegir valores de resistencia adecuados y mantener el amplificador en su zona de línea, donde opera de manera estable y no se satura fácilmente. Además, se debe diseñar el circuito para que la señal de entrada no exceda los límites de voltaje del amplificador.

¿Qué es la masa virtual y cómo se relaciona con el funcionamiento del amplificador de operación?

La masa virtual es un concepto que se refiere a la ausencia de corriente de polarización en las entradas del amplificador de operación ideal. Esto significa que no hay corriente fluyendo hacia el amplificador, lo que simplifica el análisis del circuito y se cumple cuando el amplificador está trabajando en zona lineal y no está saturado.

¿Cómo se pueden calcular las picos de tensión en la salida del amplificador si se sabe la forma de onda de la entrada?

Se pueden calcular las picos de tensión de salida aplicando la fórmula de ganancia del amplificador a la tensión de entrada y teniendo en cuenta los límites de voltaje de saturación del amplificador. Si la ganancia y la tensión de entrada se conocen, se pueden predecir los picos de tensión de salida antes de la saturación.

¿Qué se debe tener en cuenta al diseñar un circuito de amplificador de operación para que no se sature y se mantenga estable?

Al diseñar un circuito, se deben considerar valores de resistencia adecuados para evitar grandes variaciones y posibles instabilidades. Además, es importante trabajar con retroalimentación negativa y asegurarse de que el amplificador no se sature, manteniendo su funcionamiento en la zona lineal.