Amplificador operacional

Un amplificador operacional (comúnmente abreviado A.O.,op-amp u OPAM), es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):
Vout = G·(V₊ − V₋)el mas conocido y comunmente aplicado es el UA741 o LM741.

El símbolo de un amplificador es el mostrado en la siguiente figura:

Los terminales son:

• V₊: entrada no inversora
• V_-: entrada inversora
• V_OUT: salida
• V_S+: alimentación positiva
• V_S-: alimentación negativa

Los terminales de alimentación pueden recibir diferentes nombres, por ejemplos en los A.O. basados en FET V_DD y V_SS respectivamente. Para los basados en BJT son V_CC y V_EE.

Normalmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas eléctricos por claridad.

Comparador

       

• Esta es una aplicación sin la retroalimentación. Compara entre las dos entradas y saca una salida en función de qué entrada sea mayor. Se puede usar para adaptar niveles lógicos.
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Seguidor

• Es aquel circuito que proporciona a la salida la misma tensión que a la entrada.

• Se usa como un buffe, para eliminar efectos de carga o para adaptar impedancias (conectar un dispositivo con gran impedancia a otro con baja impedancia y viceversa)
• Como la tensión en las dos patillas de entradas es igual: V_out = V_in
• Z_in = ∞

No inversor

Como observamos, la tensión de entrada, se aplica al pin positivo, pero como conocemos que la ganancia del amplificador operacional es muy grande, el voltaje en el pin positivo es igual al voltaje en el pin negativo y positivo, conociendo el voltaje en el pin negativo podemos calcular la relación que existe entre el voltaje de salida con el voltaje de entrada haciendo uso de un pequeño divisor de tensión.

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• Z_in = ∞, lo cual nos supone una ventaja frente al amplificador inversor.

[editar]Sumador inversor

• La salida está invertida
• Para resistencias independientes R₁, R₂,... R_n
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• La expresión se simplifica bastante si se usan resistencias del mismo valor
• Impedancias de entrada: Z_n = R_n

[editar]Restador Inversor

• Para resistencias independientes R₁,R₂,R₃,R₄:
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• Igual que antes esta expresión puede simplificarse con resistencias iguales
• La impedancia diferencial entre dos entradas es Z_in = R₁ + R₂ + R_in, donde R_in representa la resistencia de entrada diferencial del amplificador, ignorando las resistencias de entrada del amplificador de modo común.
• Cabe destacar que este tipo de configuración tiene una resistencia de entrada baja en comparación con otro tipo de restadores como por ejemplo el amplificador de instrumentación. 

Integrador ideal

• Integra e invierte la señal (V_in y V_out son funciones dependientes del tiempo)
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  • V_inicial es la tensión de salida en el origen de tiempos

Nota: El integrador no se usa en la práctica de forma discreta ya que cualquier señal pequeña de DC en la entrada puede ser acumulada en el condensador hasta saturarlo por completo; sin mencionar la característica de offset del mismo operacional, que también es acumulada. Este circuito se usa de forma combinada en sistemas retroalimentados que son modelos basados en variables de estado (valores que definen el estado actual del sistema) donde el integrador conserva una variable de estado en el voltaje de su condensador.

Derivador ideal

• Deriva e invierte la señal respecto al tiempo
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• Este circuito también se usa como filtro

NOTA: Es un circuito que no se utiliza en la práctica porque no es estable. Esto se debe a que al amplificar más las señales de alta frecuencia se termina amplificando mucho el ruido.

Conversor de corriente a voltaje

El conversor de corriente a voltaje, se conoce también como Amplificador de transimpedancia, llegada a este una corriente (Iin), la transforma en un voltaje proporcional a esta, con una impedancia de entrada muy baja, ya que esta diseñado para trabajar con una fuente de corriente.

Con el resistor R como factor de proporcionalidad, la relación resultante entre la corriente de entrada y el voltaje de salida es:

Su aplicación es en sensores, los cuales no pueden ser activados, con la poca corriente que sale de algún sensor , por lo que se acopla un A.O. que usa es poca corriente entregada, para dar salida a un voltaje (Vout)