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¿Qué es un amplificador operacional?

Transcripción del video

hablaremos del amplificador operacional conocido también con la abreviación o amp y estos son la base de toda la electrónica analógica el amplificador operacional es un tipo de amplificador un amplificador es cualquier elemento al que le pones una señal electrónica de entrada y obtienes como resultado una versión más grande de la señal esto sería un amplificador con algún tipo de ganancia y si pongo una señal x aquí usualmente voltaje o corriente entonces la señal que sale por acá es a por x y a eso es a lo que nos referimos con amplificación y una señal aquí la represento con una equis es cualquier cosa en la que estemos interesados puede ser un voltaje o una corriente y cuando la hacemos pasar por un amplificador obtenemos una versión más grande de ella esta es una actividad muy común el diseño electrónico ahora cuando hablamos específicamente de un amplificador operacional el símbolo que utilizamos para un amplificador operacional es un triángulo y tiene dos entradas una es la entrada positiva y la otra es la negativa tiene una salida y también tiene dos fuentes de alimentación en ella una especie de voltaje positivo que entra en ella y una especie de voltaje negativo este es el símbolo abstracto para un amplificador operacional cuando decimos el término amplificador operacional tenemos ciertas propiedades en la mente una es que los o ambos tienen una ganancia grande en este caso la ganancia representada usualmente con el símbolo a es un valor en el orden de 10 a las 5 a 10 a las 6 muy muy elevado otra cosa en la que pensamos cuando hablamos de amplificadores operacionales es que son utilizados para circuitos de red pero y mentación hablaremos de la retroalimentación en los siguientes vídeos y veremos lo que significa esa es la aplicación en la que utilizamos los amplificadores operacionales y la tercera característica por la que se distinguen los amplificadores operacionales es que tienen este tipo de entrada este tipo de entrada es conocida como atrás s a un amplificador operacional normalmente tiene entradas diferenciales y eso es lo opuesto a lo que conocemos como entrada unipolar que sería de un solo cable y lo que una entrada diferencial significa es que tenemos podemos etiquetar los voltajes aquí llamemos a este voltaje de salida llamaremos a este de más y llamaremos a esta entrada de menos una entrada diferencial significa que el voltaje de salida es igual a la ganancia por demás - ve - la señal de salida aquí es proporcional a la diferencia de voltaje de estas dos señales de aquí y quiero hacer una gráfica de esta ecuación de aquí solo para obtener una buena idea de cómo se ve los ejes aquí son el voltaje de entrada y el voltaje de salida donde el voltaje de entrada específicamente es igual a d más menos de menos ven más menos ve - es la señal de entrada de la pampa y le vamos a aplicar el factor de ganancia para obtener el voltaje de salida eso se verá de esta manera algo parecido a esto será una línea muy empinada y la pendiente de esa línea la pendiente de esta línea es a la pendiente será 10 a las 5 o 10 a las 6 algo muy parecido muy muy vertical ahora una de las propiedades de esto es que el voltaje de entrada no puede ir arriba o abajo de los voltajes de alimentación en esta gráfica de aquí eso se llama saturación si el voltaje de salida es tan elevado como el de más decimos que se satura y se ve de esta manera se torna horizontal aquí aquí donde este voltaje de aquí es menos el voltaje de alimentación y este voltaje de acá es el voltaje de alimentación positivo en este rango de aquí entre estos dos puntos es bastante lineal pasa por cero y aquí es donde lo utilizamos la mayor parte del tiempo ahora quiero hablar con más detalle de qué significa este símbolo que hay dentro de él y cómo está conectado en el circuito realmente hablamos del comportamiento del voltaje en un amplificador operacional este es de más y esteve menos y el voltaje de salida hay algo más que tenemos que saber y eso es la corriente esta corriente de aquí y esta de acá un pop amp ideal la corriente es cero no fluye corriente aquí así que éste o amp solo está censando los voltajes en estos puntos pero no fluye corriente al interior esta es la segunda propiedad principal de un off amp la primera es el comportamiento del voltaje el voltaje de salida es igual a la ganancia por de más o menos - otra manera en la que podemos escribir esto es el voltaje de salida es igual a a por el voltaje de entrada donde el voltaje de entrada es claramente igual además menos de menos estas son las dos propiedades eléctricas que nos permiten analizar estos circuitos analizar los circuitos de hecho va a ser bastante sencillo de seguro te preguntas qué hay aquí adentro qué sucede aquí adentro lo que hay aquí adentro es en un momento entre 20 y 50 años atrás se generó un dispositivo electrónico por medio de transistores y resistencias algunas veces capacitores estos son diseños muy complejos y por ahora si solo nos concentramos en las dos propiedades que tenemos aquí seremos capaces de utilizar estos circuitos incluso sin entender exactamente lo que hay adentro así que digamos que es un amplificador operacional con una ganancia muy grande y únicamente con ese conocimiento podemos saber cómo funcionan estos circuitos déjame mostrar más detalles de cómo está esto conectado realmente tenemos una terminal positiva y una negativa hay más terminales en esto hay una fuente de poder de esta manera más ve y tiene que haber una fuente negativa por lo regular una alimentación negativa - p y habrá una terminal de tierra un nodo de tierra aquí abajo de esta manera y cuando esto se utiliza en un circuito en un lado habrá dos fuentes de alimentación esta será de 12 volts 12 volts es un valor bastante común y habrá otra y esta también es una fuente de alimentación de 12 volts y estarán conectadas juntas y este nodo en medio de ellas será su tierra esa es la referencia de voltaje y estos dos están conectados de esta manera las dos fuentes de poder estarán conectadas de esta manera con respecto a la tierra este nodo está a menos 12 volts y este nodo a partir de la tierra está a más 12 volts y la tierra está justo en medio y cuando medimos el voltaje de salida lo medimos con respecto a este nodo de tierra este es el voltaje donde medimos más o menos el voltaje de salida y ahora asumiremos que todo esto está conectado siempre y solo vamos a utilizar un símbolo más sencillo solo con tres terminales de esta manera y sabrás que todo el resto de las fuentes de alimentación se conectan de esa manera y lo que hay que recordar es que hay un gran voltaje negativo hay un gran voltaje positivo y el nodo tierra está justo en medio voltajes positivos en la parte de arriba voltajes negativos en la parte de abajo y el voltaje de salida puede ser tanto positivo como negativo a partir de la tierra ese es el marco de referencia del voltaje que debes de tener en mente y el off que estábamos analizando tenía un símbolo así y sabemos que el voltaje de salida es igual a una ganancia bastante grande por demás - ve - esta es una entrada diferencial este es de más y aquí está de menos una forma en la que podemos pensar en esto es observar como un cambio en el voltaje de entrada modifica la salida déjame etiquetar al voltaje de salida aquí ahora si hay un cambio en la entrada digamos que de más va en esta dirección ya que es un signo positivo eso significa que el voltaje de salida va en esta dirección ahora si lo cambio ab - ve - está en la entrada negativa si él ve - va hacia arriba entonces el voltaje de salida va hacia abajo y a esta la llamamos entrada inversora y esta es conocida como la entrada no inversora en la entrada no inversora si va hacia arriba la salida también y si la entrada inversora va hacia arriba vas en la dirección opuesta en la salida digamos que la entrada positiva la entrada no inversora va hacia abajo en esta ocasión y eso qué significa significa que la salida irá hacia abajo y haremos lo mismo aquí hagamos lo mismo para la entrada inversora si la entrada inversora baja que hace la salida sube va en la dirección opuesta esa es la manera en la que hay que pensar en este símbolo cuando lo ves en un diagrama es como estas señales cambian a través del dispositivo positivo significa señales no invertidas que van en la misma dirección y negativo señales invertidas yendo en direcciones opuestas este es un último truco que quiero compartir contigo algo en lo que hay que poner atención verás un símbolo como este en los diagramas es el mismo obama pero está escrito en la página con el negativo el símbolo inversor arriba y el símbolo no impresora abajo cuando veas un diagrama que tiene 1 amp una de las primeras cosas que podrías hacer es observar en qué orden están estos símbolos se ve así así y toma eso en cuenta mientras continúe leyendo el circuito e intentando entender que hace continuamos armando algo con nuestro amplificador operacional