Amplificadores operacionales.
Introducción.
Se abordarán conceptos de lo que es un amplificador
operacional, así como de cuáles son sus características
y funciones.
“El término 'amplificador operacional' se refiere a un
amplificador que lleva a cabo una operación
matemática”. (Malvino, 1993).
Antes se construían como circuitos discretos, y ahora
casi todos son como circuitos integrados.
“El amplificador operacional se fabrica en un pequeño
chip de silicio, luego se encapsula en una caja
destinada”. (Coughlin, 1993).
“Estos amplificadores, se han convertido tan compactos y
fáciles de usar que son bloques de construcción de circuitos
electrónicos básicos usados en un rango extremo de
aplicaciones, incluyendo amplificación, filtraje, generación de
ondas, interruptores, etc”. (Wait, 1992).
Propiedades y características principales.
Tiene tres variables principales que afectan todo de él: la
impedancia de entrada, impedancia de salida y ganancia
en lazo abierto o ganancia diferencial.
La impedancia interna de entrada para un amplificador
debe ser casi infinita, y la impedancia interna de salida
casi cero.
Recordando que el concepto de amplificación se refiere a
engrandecer la magnitud de un fenómeno:
“hay tres configuraciones básicas de los amplificadores
operacionales: invertir, desinvertir y seguir voltaje”. (Floyd,
1994).
Idealización y realidad.
Para todos los casos de la física, se hacen primeramente
idealizaciones de lo que se quiere estudiar para el
momento de hacer los cálculos matemáticos. Al
momento de la simulación en la realidad, los cálculos
obtenidos en la idealización suelen variar y pueden
comprometer, o hasta llevar al fracaso lo que se esté
haciendo.
Es fundamental poner en perspectiva esos dos
conceptos al momento de realizar algún proyecto.
Sistemas reales.
Es cualquier sistema físico que haga una función con
elementos y componentes reales. En la práctica, son
todos los elementos electrónicos con energía, que
pueden hacer una función de cualquier tipo, que puede
cambiar el estado de una de las variables principales.
Se concluye: con un 98% de confianza un sistema real
con un amplificador operacional se comporta como su
modelo ideal.
Retroalimentación negativa.
Es un tipo de realimentación en el cual el sistema
responde en una dirección opuesta a la señal, y tiende a
estabilizar la salida.
Al momento del diseño pueden hacer mucho más
eficiente un circuito electrónico.
Amplificadores Lock-in.
Funcionamiento:
Entra una señal con frecuencia definida. Luego, es
amplificada por un amplificador de instrumentación con
una ganancia definida. Posteriormente, con un circuito se
genera una señal de referencia a la frecuencia definida
de la señal de entrada, que puede tener distintas formas
dependiendo de su aplicación. Después, ambas señales
se multiplican (se puede expresar como una serie de
armónicos). Finalmente, la señal resultante es enviada a
un filtro pasa bajas que elimina las componentes
armónicas y permite extraer una contribución.
OTA.
Amplificador operacional de trasconductancia, es un
dispositivo que proporciona una corriente a su salida que
depende directamente de la tensión que se le aplica a la
entrada. Para que esa relación se cumpla, el OTA
requiere de una impedancia de salida muy elevada, lo
que significa que trabajará con corrientes de salida muy
bajas.
CT.
Convertidor termoiónico, consiste en dos placas
separadas de materiales diferentes y encapsuladas en
un ambiente de vacío, ambas constituyen los electrodos.
Los electrones que son recibidos en el colector, tienen
mayor energía que los que se encuentran en el colector;
este potencial sobrante se usa para alimentar una carga
conectada entre los electrodos. Lo ideal es que el flujo
de electrones no pierda energía durante su trayecto,
pero sí hay pérdidas.
Propiedades.
La operación ideal de un CT se presenta cuando no hay
corriente inversa, fluyendo del colector hacia el emisor.
La curva esperada para la gráfica del CT será como una
recta, que significa que la impedancia interna del
convertidor se mantiene constante, y será una curva con
variaciones en su pendiente, si la impedancia interna
cambia.
Conclusiones.
Analizando los proyectos de aplicación directa de los
amplificadores operacionales, se puede definir su utilidad
e importancia desde el diseño, las pruebas de calidad, la
instrumentación y ejecución del trabajo.
Son componentes sin los que muchos circuitos y
máquinas estarían incompletos, no llegando a ser lo que
son. Igualmente, son herramientas fundamentales que
abren camino a la innovación científica cada vez que se
usan, cada que se experimenta con ellas.
Indudablemente, los amplificadores operacionales son
elementos que impulsan el desarrollo en la sociedad.