¿Cómo afecta el voltaje de alimentación de un amplificador operacional su rango de voltajes de entrada?

Escrito por j.t. barett | Traducido por daniel cardona
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¿Cómo afecta el voltaje de alimentación de un amplificador operacional su rango de voltajes de entrada?
Los amplificadores operacionales son ampliamente utilizados en los circuitos electrónicos analógicos. (Photos.com/Photos.com/Getty Images)

Un bloque de construcción electrónico versátil, el amplificador operacional, tiene usos en muchos diseños de circuitos analógicos. Empaquetado como un simple circuito integrado, el dispositivo, también llamado op amp, procesa muchos tipos de señales de corriente continua y alterna. El voltaje del amplificador operacional determina el rango de voltajes que sus entradas pueden manejar. Una tensión de alimentación inadecuada conduce a la distorsión en la salida del dispositivo.

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Función del Op Amp

La mayoría de los circuitos analógicos necesitan amplificar las señales, ya sea para aumentar el voltaje de una señal de entrada débil o para compensar las pérdidas de señal en componentes. El amplificador operacional es en sí mismo un circuito complejo, aunque es un empaquetado con sólo unos pocos terminales externos y con unas reglas bastante sencillas. Además de los terminales de suministro de energía, tiene dos entradas de señal y una salida. Una de las entradas invierte la señal, convirtiendo una tensión negativa en una positiva y viceversa. Con un par de resistencias y la fuente de alimentación a la derecha, un amplificador operacional puede, por ejemplo, aumentar una tensión de entrada débil por un factor de 100.

Efectos de la tensión de alimentación

Un amplificador operacional no puede dar salida a un voltaje mayor que su fuente de alimentación. Este hecho limita su rango de tensión de entrada. Por ejemplo, si está conectado a una fuente de alimentación de 20 voltios, no podrás introducir 1 voltio en un amplificador operacional configurado con un factor de ganancia de 100. El máximo es inferior a 20/100, o 0,2 voltios; los circuitos del amplificador operacional tienen que trabajar bajo una cierta cantidad de tensión ("gastos generales"), por lo que la entrada real máxima es de entre 0,1 a 15 voltios. Este efecto es más notable con las señales de audio. Una entrada de audio de 1 voltio no dañará el amplificador operacional, pero el circuito "recortará" los picos de la forma de onda de la señal, introduciendo cantidades severas de distorsión en el sonido.

Absolutos nominales máximos

La hoja de datos del amplificador operacional indica los valores máximos, incluidos los relativos a alimentación y a la tensión de entrada. Estos valores son las pautas para los ingenieros y diseñadores, que indican los límites que tiene un amplificador operacional para funcionar sin daños. El amplificador operacional seguirá funcionando, siempre que la entrada y la tensión de alimentación permanezca dentro de las calificaciones publicadas, sin embargo, si la tensión de entrada y la ganancia del circuito exceden la tensión de alimentación, dará resultados anormales.

Suministros simples y dobles

Algunos amplificadores operacionales, tales como el 741, utilizan una fuente de alimentación de doble voltaje. Esta fuente proporciona voltajes positivos y negativos además de una conexión a tierra de referencia. Los voltajes positivos y negativos se conectan a los terminales de suministro del amplificador operacional y el terminal de tierra se conecta a una de las entradas del amplificador operacional, ya sea directamente o a través de una resistencia. Con este tipo de suministro, el amplificador operacional procesa en forma precisa las tensiones de entrada positivas y negativas. La regla se aplica para mantener una tensión de alimentación superior a las tensiones de entrada esperadas. El tipo de op amp 358 puede funcionar con una fuente de alimentación de tensión si es necesario, pero en esa configuración puede amplificar solamente voltajes positivos en la entrada. Debido a que su suministro va de cero a una tensión positiva, interpreta voltajes negativos como "cero". Esto no daña el dispositivo, sino que produce una salida inesperada.

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