En este objeto de aprendizaje se dan a conocer algunas características típicas y parámetros del amplificador operacional.
El amplificador operacional
Amplificador operacional ideal
El amplificador ideal puede ser modelado como lo muestra la siguiente figura:
Figura 1. Diagrama equivalente del amplificador operacional ideal.
La figura 1 muestra cómo un amplificador operacional ideal es modelado como una resistencia de entrada y una fuente de voltaje en serie con una resistencia de salida.
El amplificador operacional tiene algunas características típicas que se presentan a continuación:
Característica tipica de voltaje, la cual varía con la entrada. Podemos observar que la pendiente muestra los diversos niveles de amplificación hasta llegar a la saturación, que serán los valores de las fuentes de voltaje. En esta etapa, encontramos que el amplificador tiene mínima distorsión en el voltaje de salida. La siguiente figura muestra la gráfica correspondiente.
Figura 2. Característica típica de voltaje del amplificador operacional.
Otra característica es la retroalimentación negativa, que es la porcion del voltaje de salida retroalimentada a la entrada negativa del amplificador operacional, la cual sirve para modificar sustancialmente el desempeño de un circuito que emplee amplificadores operacionales como son su rango de ampllificacion, ancho de banda, estabilidad, velocidad de operacion y la atenuación de no linealiadades.
El ancho de banda que es la distancia entre la frecuencia de corte superior e inferior; determina el rango de frecuencias que permite al amplificador operacional funcionar linealmente sin afectar la amplificación. En un amplificacor operacional ideal el ancho de banda se considera infinito debido a que el modelo ideal no incluye efectos capacitivos.
Entre los parámetros del amplificador operacional podemos encontrar los siguientes:
- Corriente bias de entrada. Es un promedio de las corrientes en las dos terminales de entrada, con una salida en cero volts.
- Corriente de offset de entrada. Es la diferencia entre las dos corrientes de entrada con salida en cero volts.
- Voltaje de offset de entrada.- En una amplificador operacional ideal, se da cuando dos entradas están en cero volts y como resultado, la salida también presenta cero volts. En amplificadores reales éste valor no se presenta.
- Relación de rechazo en modo común (CMRR). El voltaje de salida del amplificador operacional es proporcional a la diferencia entre los voltajes aplicados en la entrada. Idealmente cuando los dos voltajes son iguales en la entrada, el voltaje de salida debe ser cero.
Este parámetro es uno de los más importantes en los amplificadores operacionales y puede ser calculado por la siguente ecuación:
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- Slew rate. Es el máximo promedio del cambio del voltaje de salida con una entrada de escalón al amplificador operacional. La figura muestra el efecto de esta característica. En ella podemos observar la salida ideal y ésta se da, evidentemente, en un amplificador operacional ideal.
Figura 3. Slew rate del amplificador operacional.