Amplificadores OperacionalesAmplificador Diferencial

Los amplificadores de diferencia (o diferenciales) se utilizan en varias aplicaciones en las que hay necesidad de amplificar la diferencia entre las señales de entrada. Son primos hermanos del amplificador para instrumentos, el amplificador más útil y popular. También se los conoce como restadores.

Un amplificador de diferencia es un dispositivo que amplifica la diferencia entre dos entradas pero rechaza toda señal común a las dos entradas.

Amplificadores OperacionalesAmplificador diferencial

Consideremos el siguiente circuito del amplificador operacional:

Amplificadores OperacionalesAmplificador Diferencial

O sea

Al aplicar LCK al nodo b,

O sea

Amplificadores OperacionalesAmplificador Diferencial

Pero va = vb. La sustitución de la ecuación (2) en la ecuación (1) produce

O sea

Como un amplificador de diferencia debe rechazar una señal común a las dos entradas, debe tener la propiedad de que v0 = 0 cuando v1 = v2. Esta propiedad existe cuando

Amplificadores OperacionalesAmplificador Diferencial

Así, cuando el circuito del amplificador operacional es un amplificador de diferencia, la ecuación (3) se convierte en

Si R2 = R1 y R3 = R4, el amplificador de diferencia se convierte en restador, con la salida

Amplificadores OperacionalesEjercicio de Amplificador Diferencial

El siguiente amplificador de instrumentación es un amplificador de señales de bajo nivel que se emplea en el control de procesos o en aplicaciones de medición y se vende en unidades de un solo paquete. Demuestre que

Amplificadores OperacionalesEjercicio de Amplificador Diferencial

Amplificadores OperacionalesCircuitos de Amplificadores Operacionales en Cascada

Ya sabemos que los circuitos de amplificadores operacionales son módulos o componentes para el diseño de circuitos complejos. En aplicaciones prácticas suele ser necesario conectar circuitos de amplificadores operacionales en cascada (es decir, uno tras otro) para conseguir una ganancia total grande. En general, dos circuitos se disponen en cascada cuando se conectan en tándem, es decir, sucediéndose uno a otro en una sola fila.

Una conexión en cascada es un arreglo de dos o más circuitos de amplificadores operacionales dispuestos uno tras otro, de manera que la salida de uno es la entrada del siguiente.

Amplificadores OperacionalesCircuitos de Amplificadores Operacionales en Cascada

Cuando se conectan en cascada circuitos de amplificadores operacionales, a cada circuito de la cadena se le llama una etapa; la señal de entrada original se incrementa con la ganancia de la etapa individual. Los circuitos de amplificadores operacionales tienen la ventaja de que pueden disponerse en cascada sin alterar sus relaciones de entrada-salida. Esto se debe al hecho de que un circuito del amplificador operacional (ideal) tiene una resistencia de entrada infinita y resistencia de salida cero. La siguiente figura muestra una representación del diagrama en bloques de tres circuitos de amplificadores operacionales en cascada.

Amplificadores OperacionalesCircuitos de Amplificadores Operacionales en Cascada

Dado que la salida de una etapa es la entrada de la siguiente, la ganancia total de la conexión en cascada es el producto de las ganancias de los circuitos de amplificadores operacionales individuales, o

Amplificadores OperacionalesCircuitos de Amplificadores Operacionales en Cascada

Aunque la conexión en cascada no afecta las relaciones de entrada-salida de los amplificadores operacionales, se debe tener cuidado en el diseño de un circuito del amplificador operacional real, para asegurar que la carga debida a la siguiente etapa en la cascada no sature el amplificador.

Amplificadores OperacionalesEjercicios de Circuitos de Amplificadores

Operacionales en Cascada

Halle vo e io en el siguiente circuito

Amplificadores OperacionalesAplicaciones

El amplificador operacional es un componente fundamental de la instrumentación electrónica moderna. Se utiliza extensamente en muchos dispositivos, junto con resistores y otros elementos pasivos. Entre las numerosas aplicaciones prácticas se encuentran amplificadores para instrumentos, convertidores, digitales-analógicos, computadoras analógicas, cambiadores de nivel, filtros, circuitos de calibración, inversores, sumadores, integradores, diferenciadores, restadores, amplificadores logarítmicos, comparadores, elementos rotatorios, osciladores, rectificadores, reguladores, convertidores de tensión a corriente, convertidores de corriente a tensión y recortadores. Veremos pues dos aplicaciones comunes además de las que ya se han tratado anteriormente: el convertidor digital-analógico y el amplificador para instrumentación.