Aprenda a usar un op-amp como amplificador inversor, comprenda su estructura, funcionamiento y su implementación práctica en circuitos electrónicos.
Uso de un Op-Amp como Amplificador Inversor
En la electrónica, uno de los usos más comunes de los amplificadores operacionales, o op-amps, es como amplificadores inversores. En esta configuración, el op-amp toma una señal de entrada y produce una salida que es una amplificación de la señal de entrada, pero invertida en fase.
Para entender cómo se logra esto, primero necesitamos conocer un poco más sobre cómo funcionan los op-amps. Un op-amp es un dispositivo de alta ganancia que amplifica la diferencia de voltaje entre sus dos entradas: la entrada inversora (-) y la entrada no inversora (+).
Estructura de un Amplificador Inversor
Un amplificador inversor con un op-amp se compone de tres elementos principales:
- El Op-Amp: Este es el componente que amplifica la señal de entrada.
- Resistencia de entrada (R1): Esta resistencia se conecta entre la señal de entrada y la entrada inversora del op-amp.
- Resistencia de retroalimentación (R2): Esta resistencia se conecta entre la salida y la entrada inversora del op-amp.
La señal de entrada se aplica a través de la resistencia de entrada R1 a la entrada inversora del op-amp. Por otro lado, la entrada no inversora se conecta a tierra. Esto significa que, para todos los efectos prácticos, el voltaje en esta entrada es cero voltios.
La relación entre R2 y R1 determina la ganancia del amplificador. Esta relación se expresa comúnmente en la ecuación:
A = -R2 / R1
Donde A es la ganancia del amplificador. Nótese el signo negativo, que indica que la señal de salida está desfasada 180 grados respecto a la señal de entrada, es decir, invertida.
Funcionamiento del Amplificador Inversor
Cuando una señal de entrada se aplica al amplificador inversor, el op-amp amplifica la diferencia entre las señales en la entrada inversora y la entrada no inversora. Dado que la entrada no inversora está conectada a tierra, el op-amp amplifica efectivamente la señal de entrada invertida.
Este es solo un resumen básico de cómo funciona un amplificador inversor. En la próxima sección, exploraremos más a fondo cómo se utiliza esta configuración en la práctica.
Implementación Práctica del Amplificador Inversor
En la práctica, el uso de un amplificador inversor es bastante sencillo. Primero, debes elegir las resistencias R1 y R2 para conseguir la ganancia deseada. Recuerda, la ganancia es -R2/R1, así que si quieres una ganancia de 10, puedes utilizar una resistencia R1 de 1K ohmios y una resistencia R2 de 10K ohmios.
Una vez que has seleccionado tus resistencias, debes conectarlas al op-amp. Conecta R1 entre tu señal de entrada y la entrada inversora del op-amp. A continuación, conecta R2 entre la salida y la entrada inversora del op-amp. Finalmente, conecta la entrada no inversora a tierra.
Debes alimentar tu op-amp con una fuente de voltaje adecuada. Normalmente, los op-amps necesitan una fuente de alimentación dual, con voltajes positivo y negativo. Sin embargo, algunos op-amps modernos pueden funcionar con una sola fuente de alimentación.
Análisis de la Salida del Amplificador Inversor
Una vez que hayas conectado tu circuito y aplicado una señal de entrada, verás una señal de salida amplificada e invertida. Esto significa que si tu señal de entrada era una onda sinusoidal, tu señal de salida será también una onda sinusoidal, pero de mayor amplitud y desfasada 180 grados con respecto a la señal de entrada. Este desfase de 180 grados es lo que se refiere a como ‘inversión’ en el amplificador inversor.
Conclusión
Los op-amps son una herramienta esencial en la caja de herramientas de cualquier ingeniero electrónico, y su uso como amplificadores inversores es solo uno de los muchos roles que pueden desempeñar en un circuito. Los amplificadores inversores son sencillos de implementar y pueden proporcionar una amplificación precisa y estable, lo que los hace útiles en una amplia variedad de aplicaciones. Ya sea que estés diseñando un sistema de audio, un osciloscopio o un dispositivo de medición, el entendimiento y el uso correcto del amplificador inversor con op-amp te permitirá lograr tus objetivos de diseño de una manera eficiente y efectiva.
