Descubre cómo usar un amplificador operacional como amplificador no inversor, incluyendo su configuración, cálculo de ganancia y consideraciones prácticas.
Introducción
Un amplificador operacional, también conocido como op-amp, es un dispositivo de amplificación de voltaje de alto ganancia que está diseñado para amplificar señales eléctricas de entrada. Un uso común de los amplificadores operacionales es el amplificador no inversor, que amplifica la señal de entrada sin invertir su polaridad. En esta primera parte del artículo, vamos a entender la teoría detrás del amplificador no inversor y cómo configurarlo.
Principio Básico
El amplificador operacional no inversor toma una señal de voltaje de entrada en su terminal no inversora (+) y ofrece una salida amplificada en fase con la señal de entrada. Es decir, la señal de salida es una versión amplificada de la señal de entrada, sin ninguna inversión de fase.
Configuración del Amplificador Operacional No Inversor
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El primer paso para usar un amplificador operacional como amplificador no inversor es conectar el terminal de entrada no inversora (también conocido como terminal ‘+’) a la señal de entrada. El terminal de entrada inversora (‘-‘) se conecta a tierra a través de una resistencia.
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Para establecer el nivel de amplificación deseado, se coloca una resistencia entre el terminal de salida y el terminal de entrada inversora. Esta resistencia, en conjunto con la resistencia conectada a tierra, determina el factor de amplificación del circuito.
La Fórmula para la Ganancia de un Amplificador No Inversor
La ganancia de un amplificador no inversor se determina por la relación de las resistencias en el circuito. La fórmula general es:
A = 1 + (R2/R1)
Donde:
- A es la ganancia del amplificador
- R1 es la resistencia entre el terminal de entrada inversora y tierra
- R2 es la resistencia entre el terminal de salida y el terminal de entrada inversora
Mediante la variación de R1 y R2, podemos controlar la ganancia del amplificador.
Consideraciones Prácticas
Al diseñar un amplificador no inversor, hay que tener en cuenta varios factores. El primero es la ganancia deseada. Esto determinará las resistencias que necesitamos para R1 y R2. También hay que considerar la impedancia de entrada de la señal y la capacidad del amplificador operacional para manejar la corriente de salida.
Impedancia de Entrada y Corriente de Salida
La impedancia de entrada debe ser suficientemente alta para no cargar la fuente de la señal. Si la impedancia de entrada del amplificador es demasiado baja, puede afectar la calidad de la señal de entrada. Por otro lado, la corriente de salida del amplificador debe ser suficiente para manejar la carga conectada a él.
Cómo Elegir las Resistencias R1 y R2
La elección de los valores para R1 y R2 depende de la ganancia que queremos en nuestro circuito. Para una ganancia más alta, necesitamos una R2 más grande en comparación con R1. Sin embargo, es importante recordar que a medida que aumentamos la ganancia, la estabilidad del amplificador puede disminuir. Esto puede resultar en una distorsión de la señal de salida. Por lo tanto, se recomienda realizar cálculos precisos y probar el circuito antes de finalizar el diseño.
Puntos para Recordar
- El amplificador operacional no inversor amplifica la señal de entrada sin invertir su fase.
- La ganancia del amplificador se controla mediante la relación de las resistencias R1 y R2.
- Es importante considerar la impedancia de entrada y la corriente de salida al diseñar el circuito.
- Se debe probar el circuito y hacer los ajustes necesarios para asegurar una buena calidad de la señal de salida.
Conclusión
El uso de un amplificador operacional como amplificador no inversor es una tarea bastante común en electrónica. A pesar de la aparente simplicidad de la configuración, se requiere un entendimiento sólido de los conceptos y principios subyacentes para usarlo eficazmente. La elección de las resistencias para determinar la ganancia, el manejo de la impedancia de entrada y la corriente de salida son aspectos críticos a tener en cuenta. Con un cuidadoso diseño y prueba, el amplificador operacional no inversor puede ser una herramienta poderosa para amplificar señales eléctricas sin alterar su fase.
